Инсталация за намаляване на енергийните разходи в предприятие от хранително-вкусовата промишленост

Статията представя технико-икономически анализ на инсталация за намаляване на енергийните разходи за битова гореща вода (БГВ) чрез монтиране на соларна система и утилизиране на отпадна топлина от производството в предприятие от хранително-вкусовата промишленост.

Настоящо положение на изследваната промишлената система

Анализът на настоящото положение на изследваното предприятие от хранително-вкусовата промишленост оценява съответните данни и изчисления за анализирания тригодишен период (2009-2011 г.) при допускане, че инвестиционният проект не би се осъществил. Към момента на обследването нуждите от гореща вода за битови и технологични нужди се задоволяват от абонатна станция (АС), присъединена към топлофикационната мрежа на местното топлоснабдително дружество.

Компанията се снабдява директно с топлинна енергия от местното топлофикационно дружество до основната производствена база. На точката на присъединяване (абонатна станция) е инсталиран топломер. Между 2009 г. и 2011 г. общото потребление на топлинна енергия се е увеличило с приблизително 15.3%. За същия период разходите за топлинна енергия са се повишили с приблизително 9%. Потреблението и разходите за топлинна енергия между 2009 г. и 2011 г. са обобщени в таблица 1.

Предприятието от хранително-вкусовата промишленост работи на двусменен режим, шест дни седмично (313 дни годишно). Едно от технологичните съоръжения в дружеството е автоклав за термична обработка на хранителни продукти с режим на работа два цикъла дневно. Топлоенергията за автоклава се произвежда от котелна инсталация, работеща с природен газ.

След всеки цикъл горещата вода от него се отвежда в резервоар, като същевременно се добавя студена вода за охлаждане на обработената продукция (на изход от автоклава и тази вода се отвежда към резервоара). При това след приключване на охлаждането събраната вода в резервоара е със средна температура 65 оС и количество 3 m3/цикъл. След изстиването на тази вода същата се изхвърля към канал.

Температурата на горещата вода на изхода от топлообменника за БГВ в абонатната станция е 55 оС (съгласно утвърдените от ДКЕВР „Показатели за качество на топлоснабдяването”, т. 1 Норми за качеството на топлинната енергия - Гарантирани параметри на топлоносителя след абонатната станция).

Соларна инсталация за оползотворяване на отпадната топлина от производството

Необходима е реконструкция на инсталацията за гореща вода чрез изграждане на соларна система, включваща инсталация за оползотворяване на отпадна топлина от производството.

Соларната инсталация (схема 1) се състои от 7 високоселективни соларни панела (с брутна площ на един колектор 2.51 m2, нетна абсорбираща площ 2.32 m2, ефективност hі74.3%, коефициент на абсорбция aі91.5%, коефициент на емисия eЈ8% и обобщен коефициент на топлинни загуби ULЈ4.16 W/m2K, температурен коефициент за UL?0,0124 W/m2K) с обща ефективна площ на полето 16.24 m2, загряващи водата посредством едносерпентинен бойлер с вместимост 1000 l. (топлообменна повърхност на серпентината 3.45 m2), соларна помпена група с дебит 4-36 l/min, напор 5 m и консумирана мощност 46-93 W, разширителен съд 35 l и контролер, управляващ системата.

Система за оползотворяване на отпадна топлина от автоклав

След бойлера на соларната система последователно по хода на подгрявания флуид е свързана система за оползотворяване на отпадна топлина от автоклава. Тази инсталация включва два бойлера, свързани успоредно (по греещ и подгряван поток).

Всеки бойлер е с вместимост 2000 l с две серпентини с топлообменни повърхности съответно S1=4.5 m2 и S2=2.7 m2 (горната и долната серпентина на всеки бойлер ще се свържат последователно, като при това греещият флуид ще се движи в противоток на подгряваната вода).

На изхода на бойлерите по подгрявана вода ще се монтират трипътни смесителни вентили за ограничаване на максималната температура на горещата вода до 55 оС. Горещата вода от автоклава ще преминава през серпентините на бойлерите (същата ще се подава от два резервоара по 1500 l всеки посредством помпа с честотно управление с дебит 1-2 m3/h, напор 3 m и консумирана мощност 27-62 W, режим на работа 4382 h/a (часа/годишно), при което годишно ще консумира 0.1 MWh електроенергия) и ще се охлажда от 65 оС до 30 оС (Dt=350 оС), и след това ще се изхвърля в канал.

Дебитът на греещия флуид ще бъде 12 m3/ден (3 m3/цикъл, четири цикъла дневно съгласно производствените планове на дружеството, като същевременно не се предвижда промяна в консумираната битова гореща вода) или 3756 m3/a. На изхода от бойлерите подгряваната вода ще се включи към топлообменника за БГВ в АС за дозагряване при необходимост.

Капитални разходи и разходи за експлоатация и поддръжка на оборудването

Инвестиционните разходи съгласно направеното предварително проучване се оценяват на 40 000 лв. Оперативните разходи не се предвижда да се променят след монтиране на новите съоръжения. Анализите на финансовите показатели на проекта са направени със специализирания софтуер "ENSI финансови изчисления".

Номиналният лихвен процент е равен на 5.0% и съответства на средния лихвен процент по депозитите. Оценката на годишния темп на инфлация за 2011 г. е 2,8 % по данни на НСИ (Национален статистически институт) и относително запазване на това ниво за бъдещ период съгласно макрорамката, заложена от МФ в проектобюджета на държавата.

Максималният период на възвръщаемост на инвестицията е приет до 5 години. Фиксираните критерии за рентабилност на проекта са: лихвен процент 5%; процент на инфлация 2.8%; продължителност на използване на инвестицията 10 години.

Финансовият анализ трябва да сравни от финансова гледна точка изходното ниво (настоящото положение) със ситуацията след изпълнението на проекта. Трябва да се изчислят следните показатели (индикатори): вътрешна норма на възвръщаемост (IRR) на проекта; нетна настояща стойност (NPV) на проекта; срок на откупуване.

Въз основа на направения технико-икономически анализ на инсталацията за намаляване на енергийните разходи за БГВ чрез монтиране на соларна система и утилизиране на отпадна топлина от производството в предприятие от хранително-вкусовата промишленост става ясно, че проектът е рентабилен и ще бъдат направени инвестиции в размер на 40 000 лв. Спестяванията възлизат на 10 591 лв. Нетната стойност на проекта е 54 441 лв. Периодът на възвръщаемост на инвестициите е 3.8 години.

Проектът е реализиран успешно и към момента (2014 г.) системата функционира безаварийно и икономиите от намаляване на енергийните разходи за БГВ са значителни. Екологичният ефект от намаляването на емисиите CO2 в резултат на изпълнението на проекта е според очакванията.

доц. д-р инж. Пенка Златева,

инж. Методи Никифоров,

инж. Владимир Тунев