Koncepcja integracji metod wyznaczania i bilansowania energii chemicznej zuŝytych paliw

Transkrypt

1 Koncepcja ntegacj metod wyznaczana lansowana eneg chemcznej zuŝytych palw utozy: Jan Soołows, Kzysztof Wojas ( Enegetya Ceplna Zawodowa - n 6/20) W jednostach wytwóczych zazwyczaj stosuje sę ównolegle la metod wyznaczana lansowana eneg chemcznej zuŝywanych palw, tóe dają óŝne wyn olczeń. Stosowane lu metod jest podytowane wymogam techncznym, potzeą powadzena analz statystycznych oaz wymogam pawa. DąŜąc do ujednolcena ońcowych wynów wyozystywanych w spawozdawczośc w Eletocepłownach WyzeŜe S.. opacowano oncepcję ntegacj metod, tóa jest jednym z etapów enchmangu jednoste wytwóczych oaz poszczególnych uządzeń wytwóczych naleŝących do tych jednoste. Ogólna chaateystya metod ozlczana eneg chemcznej stosowanych w EcW S.. Metody wyznaczana oaz lansowana zuŝyca palw ch eneg chemcznej dzelą sę na metody ezpośedne metody pośedne. Metody ezpośedne są wyozystywane do ozlczeń: fnansowo-sęgowych, emsj CO 2, eneg eletycznej wypoduowanej w wysoospawnej ogeneacj oaz eneg eletycznej wypoduowanej w odnawalnych źódłach eneg. Metody pośedne są stosowane jao metody zastępcze, ezewowe oaz ontolne dla metod ezpośednch, a taŝe słuŝą do oceny pacy uządzeń pod ocąŝenem w ótch odstępach czasu. Metody pośedne umoŝlwają uzysane nfomacj dotyczących zuŝyca eneg chemcznej palw z podzałem na poszczególne uządzena ułady pacy uządzeń oaz co jest adzo waŝne w eletocepłownach na wyznaczene zuŝyca eneg chemcznej palw na poszczególne poduty uŝyteczne wsaźnów techncznych. W Eletocepłownach WyzeŜe S.. stosowane są następujące metody ozlczana palw: metoda ezpośedna ez pośednego etapu magazynowana, Metoda ta, nazywana dalej metodą wagową, jest metodą podstawową w ozlczenach węgla omasy. W metodze tej enega chemczna jest oznaczona ez ndesów ( ). metoda ezpośedna z pośednm etapem magazynowana, Metoda ta, nazywana dalej metodą geodezyjną, jest metodą podstawową w ozlczenach oleju opałowego. W metodze tej enega chemczna jest oznaczona ez ndesów ( ). metoda pośedna opata na welośc cepła z otłów spawnośc otłów, W metodze tej, nazywanej dalej metodą wg cepła z otłów, enega chemczna jest oznaczona ndesem ( ). metoda pośedna opata na welośc podutów uŝytecznych z podzałem palwa na poduty wyonane metodą fzyczną,

2 W metodze tej, nazywanej dalej metodą wg podutów, enega chemczna jest oznaczona ndesem ( ). RóŜnce wynów ww. metod są sutem m.n. nepewnośc pomaów, zman paametów fzyochemcznych palw, właścwośc nedosonałośc aŝdej z metod, pzyjmowanych załoŝeń oaz stosowanych chaateysty (np. zywych oecyjnych, stat ozuchowych). Integacja stosowanych metod ma na celu unnęce mnogośc wynów olczeń metod oaz wzajemną ch ontolę, ez utaty szczegółowych nfomacj wynających z aŝdej metody. Unwesalny model lou jego chaateystya enegetyczna Poducja eneg na lou moŝe odywać sę w następujących uładach pacy: w sojazenu, w pacy meszanej (sojazenu docąŝenu ondensacją), w pełnej pseudoondensacj oaz w aŝdym wymenonym uładze, z jednoczesnym pooem pay z otła pzez stacje educyjnoschładzające z pomnęcem tuny. W modelu podzału eneg chemcznej na lou wyozystuje sę chaateystyę enegetyczną lou w uładze stumeń eneg chemcznej w funcj mocy eletycznej. Załada sę, Ŝe w oeślonych pzedzałach czasu (np. co 1 godz.) lo pacuje w stane ustalonym, co umoŝlwa wyznaczene na chaateystyce jego puntu pacy (watośc śednch za oes). Uposzczony model lou pzedstawono na ys. 1. W modelu tym pzyjęto, Ŝe cepło w otle wytwazane jest na sute zuŝyca eneg chemcznej palw. Część cepła z otła eowana jest ezpośedno, z pomnęcem tuny, do edutoów, sąd poeane jest cepło poza sojazenem cw. Enega chemczna palw pzypadająca na poducję cw oznaczona jest c. Pozostała cześć cepła eowana jest do tuny w celu poducj eneg eletycznej utto cepła w wodze cw. Część cepła cw wyozystywana jest do poducj cepła uŝytecznego w sojazenu cnq, natomast nadwyŝa cepła oddawana jest np. do chłodn con. Poducj cepła w sojazenu cnq odpowada enega chemczna palw cq, a poducj eneg eletycznej w sojazenu q - enega chemczna palw eq. Na stumenu cepła con poduuje sę enegę eletyczną w docąŝenu pseudoondensacją d, tóej odpowada enega chemczna palw ed. Na poducję eneg eletycznej utto lou zuŝywana jest enega chemczna palw e (suma eq ed ), natomast na poducję sumaycznego cepła uŝytecznego wysyłanego na zewnątz cn zuŝywana jest enega chemczna palw c. Na ys. 1a) podano ogólny schemat technologczny lou z podzałem eneg na poszczególne poduty. Natomast na ys.1) pzedstawono chaateystyę enegetyczną, na podstawe tóej w metodze wg podutów są wyznaczane poszczególne welośc ze schematu a). Po pawej stone chaateysty poazano te same welośc w fome postoątów pzedstawających podzał całowtej eneg chemcznej lou na enege cząstowe pzypadające na poszczególne poduty. 2

3 OGÓLNY MODEL WYZNCZNI I PODZIŁU ENERGII CHEMICZNEJ BLOKU METODĄ BILNSOWĄ WG PRODUKTÓW (lo pacuje ez poducj pay technologcznej upustowej) a) Schemat technologczny lou Poduty z lou Olczene en. chem. metodą wg podutów Enega chemczna Metoda wagowa ocoł tuna podzał szczegółowy podzał ogólny podzał szczegółowy podzał ogólny (B,W ) p q eq( q) ( ) Metoda wg cepła z ot. ( cn, ) wz t cp te cw d cnq ed( q) cq( cnq) e( ) Metoda wg podutów con OXR cw cn cn c( cn) c( cn) ) Chaateystya enegetyczna lou Gafczny podzał eneg chemcznej lou wg podutów a Welośc wg ch-y en. Metody Blansowej Po upoządowanu wg olejnośc c( cn) c c c q ed( d) e ed e cq c q eq ( q) eq eq e cq ( cnq) cq c ed q d Waant uładu pacy meszanej lou (sj+doc) z ównoczesną pacą edutoów, gdy część cepła z lou eowana jest do ze (chłodn) a część cepła z otła omja tunę eowana jest do stacj educyjnej (np. do OXR) Legenda: Enega chemczna pzypadająca na a ocąŝene otła, - ocąŝene tuny, q ocąŝene w sojazenu Rys. 1. Ogólny unwesalny model lou z podzałem eneg chemcznej na poszczególne poduty (wg metody wg podutów) jego chaateystya enegetyczna z zaznaczonym podzałem eneg cząstowych. Źódło: Jan Soołows. W tael 1 zameszczono zestawene podutów lou odpowadającej m cząstowej eneg chemcznej oaz ch wsaźnów dla óŝnych uładów pacy lou oaz łączne dla gup uządzeń.

4 Taela 1. Uządzene odzaj uładu pacy Enega chemczna, poduty wsaźn podzał szczegółowy ogólny c cq eq ed e c e cn cnq q d cn c cq eq ed e c e.w. /.p. Paca otła wodnego/paowego x x Paca otła wyłączne na edutoy x x Pełne sojazene x x x x lo Sojazene + edutoy x x x x x Pełna paca meszana x x x x x Paca meszana + edutoy x x x x x x Pełna pseudoondensacja x x Razem otły wodne/paowe x x Razem lo x x x x x x x Razem eletocepłowna x x x x x x x Ops metod wzoy na enegę chemczną Sps najwaŝnejszych symol stosowanych we wzoach na ysunach pzedstawono w tael 2. Taela 2 oddzelny pl Metoda wg podutów Metoda ta, opata na wytycznych nomy PN-9/M-5500 [1], pozwala na wyznaczene eneg chemcznej palw zuŝywanych na poducję poszczególnych podutów uŝytecznych waz z podzałem na ułady pacy uządzeń. Szczegółowy schemat ozdzału eneg chemcznej palw zgodne z nomą [1] pzedstawono na ysunu n 2. Wyes Saneya oddzelny pl Rys. 2. Rozpływ eneg na lou w uładze pacy sojazonej z zaznaczonym weloścam do olczana zuŝyca eneg chemcznej wg tzech metod (metody wagowej, metody wg cepła z otłów oaz metody wg podutów). Źódło: Jan Soołows Enegę chemczną palw zuŝytych pzez lo cepłowncze wyznacza sę m.n.: a) dla pacy w uładze pełnego sojazena, podczas tóej wyznaczana jest enega chemczna palw zuŝywanych na poducję eneg eletycznej w sojazenu eq na poducję cepła w sojazenu cq,,6 4 q 4 eq + peq [GJ] (1) m g 4

5 4 ( cnq fsc + pcq) ozc cq + [GJ] (2) ) dla pacy w uładze pełnej pseudoondensacj, podczas tóej wyznaczana jest enega chemczna palw zuŝywanych wyłączne na poducję eneg eletycznej w ondensacj e, 4 ( qt t + pe ) oze e + [GJ] () c) dla pacy w uładze meszanym (sojazena z docąŝenem pseudoondensacją), podczas tóej wyznaczana jest enega chemczna palw zuŝywanych na poducję eneg eletycznej w sojazenu eq (1), poducję cepła w sojazenu cq (2) oaz na poducję eneg eletycznej w docąŝenu ed, ed ( d qtd t ) [GJ] (4) Paca w tym uładze moŝe występować na loach z tunam cepłownczym lu pzecwpęŝnym (czyl tam, gdze cepło jest podutem podstawowym) w sytuacj, gdy zwęszene mocy eletycznej tuozespołu wymaga uuchomena uządzeń oddających cepło do otoczena, np. chłodn wentylatoowych. Pacę w tym uładze moŝna podzelć na pacę wymuszoną mnmum techncznym lou (tj. gdy zapotzeowane na cepło jest zyt nse do zapewnena pacy lou na mnmum techncznym) oaz na pacę, gdy wyozystuje sę ezewę wującą lou jego moc eletyczna zwęsza sę powyŝej mocy wynającej z atualnego zapotzeowana na cepło w sojazenu. Powstałą nadwyŝę cepła euje sę do chłodn, a dodatowo uzysana enega eletyczna jest tzw. enegą eletyczną w docąŝenu pseudoondensacyjnym. Uład pacy w docąŝenu został zdefnowany specjalne na potzey eletocepłown ne opea sę na nome [1]. Defncja zaówno eneg ed, ja defncja wsaźna ed została opacowana wdoŝona w Eletocepłownach WyzeŜe S.. pzez współautoa nnejszego atyułu - Jana Soołowsego. Pzedstawone powyŝej zasady olczeń dla uładu meszanego (sojazena z docąŝenem pseudoondensacją) elmnują polem necągłośc olczeń wyonywanych w opacu o wytyczne nomy [1] pzy pzejścu z pacy w uładze pełnego sojazena na pacę w uładze meszanym (czyl sojazena z mnmalną poducją eneg eletycznej w pseudoondensacj). d) dla pacy w uładze poducj cepła poza sojazenem (tj. pacy wyłączne na stacje educyjno-schładzające), podczas tóej wyznaczana jest enega chemczna palw zuŝywanych na poducję cepła poza sojazenem c, 4 ( f + ) ozc c cn sc pc + [GJ] (5) 5

6 W metodze wg podutów wyznaczane są następujące wsaźn zuŝyca eneg chemcznej palwa na: poducję eneg eletycznej łączne e, w uładze pełnego sojazena eq, pełnej ondensacj e oaz w docąŝenu pseudoondensacją ed : e e, eq eq q,, e e ed ed d [J/Wh], (6) poducję cepła wysyłanego na zewnątz łączne c, wypoduowanego w sojazenu cq poza sojazenem c : c c ; cn ; cq cq cnq [MJ/GJ]. (7) c c cn Metoda wg cepła z otłów Enegę chemczną zuŝywanych palw wyznacza sę wg zaleŝnośc: Metoda wagowa 2 ' + oz [GJ] (8) Enega chemczna zuŝywanych palw wyznaczana jest na podstawe ezpośednego pomau masy lu ojętośc zuŝywanego -tego palwa oaz wyznaczonej watośc opałowej palwa poanego w mejscu pomau masy lu ojętośc tego palwa: Metoda geodezyjna z Bz z [GJ] (9) Ilość zuŝywanego palwa wyznaczana jest na podstawe lansu masy: B z B + B B B [Mg] lu [m n ] () j dj ms me o Enega chemczna zuŝywanych palw wyznaczana jest zgodne z zaleŝnoścą: ( B ) + B B B [GJ] (11) z dj dj ms ms me me o o j Koncepcja ntegacj metod W amach ntegacj metod lość eneg chemcznej zuŝywanych palw wyznaczane wsaźn technczne są pzelczane (oygowane) na wyn olczeń metod zdefnowanych jao podstawowe. 6

7 Odstępstwo od tej zasady występuje jedyne wówczas, gdy moŝna z pewnoścą stwedzć, Ŝe wyn olczeń metod podstawowych ne są popawne. Koeta wyznaczanych welośc wsaźnów techncznych wyonywana jest w oesach doowych, a dla pzelczeń wynów metod pośednch na wyn metod ezpośednch (podstawowych) w oesach mesęcznych. Wyonywane olczeń w ótszych odstępach czasu moŝe wązać sę ze znacznym wzostem nepewnośc wynających z występowana ufoów palwa zasonów pzyotłowych, stat ozuchowych tp. Zasady ntegacj metod zostały pzedstawone na ys. 4. METOD ZINTEGROWN ROZLICZNI ENERGII CHEMICZNEJ PLIW I Etap pzelczeń (godzna, doa) II Etap pzelczeń (doa, mesąc) ' ' '' ' [ cn f + ] f 1 ozc sc pc s c + c c c c m B m m,6 eq q + m q f + peq s 1 ozeq c eq eq eq c eq ' + oz eq eq c eq m w B w B w B B B B w Metoda wg podutów Metoda wg cepła z otła Metoda wagowa Rys.. Ogólna dea ozlczana eneg chemcznej na poszczególne poduty (na pzyładze cepła en. eletycznej w sojazenu) opatej na metodze zntegowanej opacowanej w EcW. Źódło: Jan Soołows. 7

8 IDE METODY ZINTEGROWNEJ BILNSOWNI ENERGII Olczane eneg chemcznej wg óŝnych METOD INTEGRCJ METOD Metoda pośedna wg podutów ' ' Metoda pośedna wg cepła z otła ' Metoda wagowa I Etap pzelczeń II Etap pzelczeń 2 2 [ c + e ] 2 ' + + w m B O Olczane wsaźnów c c cn e e eq eq q ed ed d e e ' ' ' c '' ' c ' c cn ' e '' ' e ' e ' ' eq eq q ' ' ed ed d ' ' e e ' eq ' ' ed e ' c ' c c cn e ' e e eq eq eq ' q ed ed ed ' d e e e ' Rys. 4. Idea metody zntegowanej lansowana eneg w EcW olczana wsaźnów. Źódło: Jan Soołows. lgoytm metody zntegowanej zudowany jest w opacu o następujące o: 1. Wyonane olczeń metodą lansową wg cepła z otłów. 2. Wyonane olczeń metodą lansową wg podutów.. Wyonane apotu wynów pewotnych (ez pzelczeń). Wyn te mogą słuŝyć do oceny popawnośc dzałana uładów pomaowych oaz analzy óŝnc lansowych w zaese cepła z otłów są szczególne pzydatne do analzy olczeń wsaźnów techncznych oaz osztów jednostowych poducj eneg w ótm odstępe czasu: w olczenach on-lne za oes godzny lu doy. 4. Wyonane etapu I pzelczeń. W amach etapu I pzelczeń: dla aŝdego -tego lou oddzelne wyznaczany jest współczynn, zdefnowany jao stosune eneg do eneg [-] (12) 8

9 pzelczane są cząstowe watośc eneg chemcznej palwa watośc wsaźnów, np. [GJ] ed ed ed ed [J/g] (1) 5. Wyonane apotu wynów etapu I. Pzelczone wyn mogą yć podstawą do oceny techncznej uządzeń, wstępnego szacowana zuŝyca eneg chemcznej palw (np. w pzypadu awa wag węglowych) są szczególne pzydatne do analzy olczeń wsaźnów techncznych oaz osztów jednostowych poducj eneg w ótm odstępe czasu: w olczenach on-lne za oes godzny lu doy. 6. Wyonane olczeń metodą wagową (/lu metodą geodezyjną). 7. Wyonane etapu II pzelczeń. W amach etapu II pzelczeń: dla aŝdego -tego lou oddzelne wyznaczany jest współczynn, zdefnowany jao stosune eneg sumaycznej do eneg sumaycznej, [-] (14) pzelczane są cząstowe watośc eneg chemcznej palwa watośc wsaźnów, np. [GJ] ed ed ed [J/g] (15) ed 8. Wyonane apotu wynów ońcowych. Uzysane w etape II wyn mogą yć wyozystane np. w spawozdawczośc sęgowośc, statystyce planowanu oaz pzy ozlczenu eneg eletycznej wytwozonej w wysoospawnej ogeneacj. Otzymane w tej metodze wyn są waygodne dla długego oesu ozlczenowego, czyl mnmum doy, mesąca lu ou. Reasumując Stosowane w Eletocepłownach WyzeŜe S.. metody ozlczeń oaz opacowane zasady ntegacj tych metod pozwalają na: powadzene olczeń postym pzejzystym metodam pośednm, wyszczególnene pacy loów cepłownczych w uładze sojazonym z docąŝenem pseudoondensacją - analza tego uładu pacy jest szczególne potzena w eletocepłownach z zanstalowanym tuozespołam cepłownczym pzecwpęŝnym, 9

10 upoządowane olczeń oaz wyelmnowane (do nezędnego mnmum) powelana óŝnych watośc tych samych welośc zuŝyca palw ch eneg chemcznej oaz wyznaczanych wsaźnów techncznych, ontolę popawnośc ozlczeń wg wag oaz śledzene óŝnc wynów stosowanych metod. Pzedstawone metody zasady ntegacj tych metod pozwalają na względne poste dostosowane ch do óŝnych oetów jednoste wytwóczych, a taŝe na ujednolcene załoŝeń zasad olczeń, co jest szczególne waŝne w pzypadu powadzena poównań enchmangu uządzeń oaz jednoste wytwóczych. Lteatua [1] PN-9/M-5500 Metodya olczana zuŝyca palwa do wytwazana eneg eletycznej, ceplnej mechancznej