Контрольная работы по "Основам энергосбережения и энергетическому менеджменту"

Министерство образования  Республики Беларусь

УО «Витебский государственный  технологический университет»

заочный факультет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

по дисциплине:

 

 

ОСНОВЫ  ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ  И  ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ  МЕНЕДЖМЕНТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Витебск

2011

СОДЕРЖАНИЕ:

 

 

1. Горячая вода, водяной пар, дымовые газы и воздух как теплоносители. Преимущества и недостатки.              - 3      
2. Анализ основных видов тепловых вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) текстильной промышленности.            - 5

 

3. Энергетические аудиты и обследование промышленных предприятий. - 9

 

4. Экологические эффекты энергосбережения.         - 13

 

5. Структура и функции энергетического менеджмента.                           - 16

 

6. Решение Задачи              - 22

 

7. Литература               - 24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Горячая вода, водяной пар, дымовые газы и воздух как теплоносители. Преимущества и  недостатки.

 

Теплоносителем называют вещество, служащее для доставки теплоты  от источника к потребителю. Таким  образом, доставка теплоты неразрывно связана с переносом массы самого теплоносителя, а для осуществления подвода и отвода теплоты необходимы, по крайней мере, два теплообменника.

К веществам, используемым в качестве теплоносителей, предъявляют ряд специфических требований. Теплоноситель должен быть удобен для транспортировки от источника тепловой энергии к потребителю. С этой точки зрения наиболее подходят жидкие и газообразные теплоносители, которые можно транспортировать по трубопроводам. Теплоноситель должен также иметь минимальную вязкость. Выполнение этого требования совместно с выполнением требования максимальной плотности позволяет добиться минимальных гидравлических потерь при движении теплоносителя и, следовательно снизить затраты энергии на его транспортировку.

В процессе подвода и отвода теплоты должны быть обеспечены максимальные значения коэффициента теплоотдачи. Теплоноситель должен позволять производить доставку теплоты на необходимом температурном уровне, регулировать уровень температуры. Рабочее давление теплоносителя по возможности должно быть близко к атмосферному. Теплоноситель должен быть термостойким (не разлагаться при рабочих температурах), иметь низкую химическую активность, должен быть нетоксичен, сравнительно дешевым и доступным.

Ни одно из известных веществ не может в полной мере удовлетворить всем перечисленным требованиям. Поэтому при выборе теплоносителя надо исходить из того, что он должен отвечать самым необходимым требованиям. 

К основным теплоносителям относятся следующие вещества.

 

Вода широко используется в качестве теплоносителя, особенно для отопления. К преимуществам воды как теплоносителя следует отнести ее высокую плотность, удельную теплоемкость, сравнительно низкую вязкость, высокие значения коэффициента теплоотдачи, низкую химическую активность, нетоксичность, дешевизну и доступность, возможность регулирования уровня температуры. Недостатком воды является ограниченный верхний уровень температуры. Подогрев воды осуществляется в специальных водогрейных котлах, в нагревательных установках, ТЭЦ и котельных. Горячую воду, как правило, транспортируют по трубопроводам на расстояния до 20 км. При этом снижение температуры воды в хорошо теплоизолированном трубопроводе не превышает 1°С на 1 км.

Водяной пар - самый распространенный теплоноситель для производственных целей. Его преимуществами являются высокая теплота парообразования, высокие значения коэффициента теплоотдачи при кипении воды и при конденсации пара, возможность поддержания постоянного режима теплоиспользующего оборудования благодаря постоянству температуры при конденсации, нетоксичность, доступность. Водяной пар имеет сравнительно невысокую вязкость и приемлемую плотность. Основным его недостатком является ограниченный верхний предел температуры. Для повышения температуры насыщенного пара необходимо значительно повышать давление. Подача перегретого пара в рекуперативные теплообменники нецелесообразна, так как теплота перегрева мала по сравнению с теплотой парообразования. Так как давление пара, полученного в парогенераторах, обычно выше, пар дросселируют до необходимого давления и лишь после этого направляют в паропровод. Транспортировку пара осуществляют, как правило, на расстояния до 5 км.

Топочные  газы используют в качестве греющего теплоносителя в большинстве случаев на месте их получения для непосредственного нагревания материалов и изделий, качество которых не зависит от загрязнения продуктами сгорания. Преимуществом топочных газов является возможность их получения непосредственно у аппаратов, теплоснабжение которых они обеспечивают. При этом отпадает необходимость в теплотрассе, промежуточных теплообменниках, уменьшается металлоемкость теплоиспользующего оборудования. Применение топочных газов позволяет достичь любого практически необходимого уровня температуры и тем самым повысить производительность теплотехнологических установок. К недостаткам топочных газов следует отнести их низкую плотность и теплоемкость, низкие значения коэффициента теплоотдачи, способность загрязнять поверхность теплообмена, пожароопасность, токсичность.

Горячий воздух в технологии текстильного производства используют для сушки материалов, где он служит для доставки теплоты к материалу и уноса испарившейся влаги. К преимуществам горячего воздуха относятся его нетоксичность и доступность. Недостатками воздуха как теплоносителя являются низкие плотность и удельная теплоемкость, низкие значения коэффициента теплоотдачи. Перечисленные недостатки затрудняют процесс теплообмена, а также ограничивают расстояние возможной транспортировки воздуха.

 

Анализ основных видов тепловых вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) текстильной промышленности.

 

К основным видам тепловых вторичных энергоресурсов   текстильной  промышленности следует отнести  конденсат глухого пара, сбросные растворы и паровоздушную смесь. Оценивая показатели качества конденсата глухого пара как, вида ВЭР следует принимать во внимание сравнительно  высокий уровень его температуры (порядка 120... 150° С), высокий коэффициент теплоотдачи [порядка 10000 Вт/(м²*К)]; плотность и сравнительно низкую вязкость; отсутствие загрязняющих примесей и  низкую химическую активность, что позволяет использовать для изготовления теплообменной аппаратуры и трубопроводов конструкционные стали. Совокупность всех этих показателей дает возможность  утилизировать  теплоту конденсата, используя простые теплообменники  с  небольшой поверхностью теплообмена, а следовательно, и при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах. На текстильных предприятиях   теплоту  конденсата чаще всего применяют для нагрева технологической воды. При этом - охлаждение конденсата производят до температуры не ниже 70...80°С, после чего возвращают конденсат на ТЭЦ или в котельную для использования его в качестве питательной воды котлоагрегатов. Переохлаждение конденсата до более низких температур приводит к повышению растворимости в нем различных газов, что в конечном итоге вызывает коррозию поверхностей трубопроводов и теплообменников.

Различают чистый и условно - чистый конденсат. Чистым называют конденсат, который не может быть загрязнен нагреваемой средой, например конденсат от сушильных машин. Чистый конденсат после утилизации его теплоты направляют непосредственно в котельную для использования в качестве питательной воды котлоагрегатов. Условно-чистым называют конденсат, который может быть загрязнен при наличии течи в теплообменнике, вызванной коррозией, механическими повреждениями, не плотностью соединений. Например, в машинах с разогревом жидкостей и растворов глухим паром получается условно - чистый конденсат. Условно чистый конденсат подвергают химическому анализу и в зависимости от степени его загрязнения направляют или в котлоагрегат, или на химводоподготовку, или сбрасывают в канализацию. В последнем случае охлаждение конденсата при утилизации его теплоты следует вести не до температуры 70…80° С, а до возможно более низких температур (обычно до 35 ...40°С).

Несмотря на то, что конденсат глухого пара возвращается в котельную, его все же следует отнести к видам ВЭР, так как температура и соответственно энтальпия конденсата, возвращаемого в котлоагрегат, должна быть существенно ниже температуры (энтальпии) конденсата на выходе из теплоиспользующей установки. Возврат в котельную конденсата повышенных параметров, а тем более с наличием пролетного пара, приводит к увеличению расхода пара, требуемого для теплоснабжение теплоиспользующих установок, увеличению потерь теплоты при транспортировке конденсата, ухудшению гидравлического  режима конденсатопроводов, перекачивающих насосов. При  определении выхода вторичной теплоты с конденсатом энтальпию конденсата на выходе аз теплоутилизационной установки следует устанавливать соответственно требуемой температуре конденсата на входе в котлоагрегат.

Горячие сбросные растворы, как вид ВЭР, характеризуются сравнительно низким уровнем температуры (порядка 40...70°С), высокой химической активностью, высоким уровнем загрязнения. Первый из перечисленных недостатков не является существенным, гак как дли сбросных растворов характерны высокие значения коэффициента теплоотдачи порядка 4000 Вт(м²*К), что позволяет, несмотря на невысокий температурный напор, использовать теплоту горячих сбросных растворов для подогрева технологической воды с помощью небольших теплообменников. Высокая химическая активность горячих сбросных растворов требует выполнения теплообменной аппаратуры для утилизации их теплоты из коррозиестойких материалов, что существенно удорожает ее изготовление. Высокая степень загрязнения растворов требует их фильтрации перед подачей в теплообменник. Конструкция теплообменника должна позволять выполнение периодической Чистки поверхности теплообмена.

Паровоздушная смесь, как вид ВЭР, по показателям качества существенно уступает конденсату пара. Для отработавшего воздуха сушильных машин характерны сравнительно высокая температура порядка 60... 120°С, низкий коэффициент теплоотдачи порядка 50 Вт/(м²*К), малая плотность, наличие примесей, способных загрязнять поверхность теплообмена. Совокупность этих показателей требует использования для утилизации теплоты паровоздушной смеси сравнительно громоздких теплообменников, позволяющих очищать поверхность теплообмена, установки фильтров предварительной очистка воздуха от частиц волокна в других примесей. Особенностью применения теплоты паровоздушной смеси валяется то, что при ее охлаждении ниже точки росы на поверхности теплообмена выпадает влага, а это может привести к коррозии элементов конструкции. Особую сложность представляет собой использование теплоты отработавшей паровоздушной смеси карбонизационных машин, так как она сильно загрязнена продуктами карбонизации. Перечисленные причины объясняют то обстоятельство, что теплота отработавшей паровоздушной смеси сушильных машин в текстильной промышленности используется редко, так как требуются сравнительно большие капитальные и эксплуатационные расходы. Тем не менее утилизация теплоты паровоздушной смеси в настоящее время необходима, так как выход ВЭР этого вида соизмерим с суммарным выходом всех других видов вторичных энергоресурсов текстильной промышленности.

Источником отработавшей паровоздушной смеси являются не только сушильные машины, но и машины для влажно - тепловой обработки материала. Если сравнивать показатели качества, то паровоздушная смесь, выходящая из машины для влажно - тепловой обработки, имеет температуру не ниже 100ºС и значительно большее влагосодержание, чем паровоздушная смесь, выходящая из сушильных машин. Наименьшие значения содержания воздуха в отработавшей паровоздушной смеси характерны для таких машин, как восстановительные зрельники, запарные камеры. Соответственно снижение содержания воздуха при прочих равных условиях приводит к повышению  энтальпии и паровоздушной смеси и коэффициента теплоотдачи от нее к поверхности теплообмена. Следовательно, показатели качества отработавшей паровоздушной смеси машин для влажно - тепловой обработки существенно выше, чем показатели качества паровоздушной смеси, получаемой от сушильных машин.

 

 

 

 

Энергетические  аудиты и обследование промышленных предприятий.

 

Энергетический аудит  — это комплексное энергетическое обследование предприятия, включающее: сбор исходных данных, составление балансов потребления и распределения энергии, анализа финансовой и технической информации, выявление нерациональных потерь, разработку энергосберегающих мероприятий, выдачи рекомендаций и определения эффекта от их внедрения.

Цель энергоаудита —  оценить эффективность использования  топливно-энергетических ресурсов и  разработать эффективные меры для  снижения затрат предприятия.

Результатом работ по энергоаудиту является информационный продукт, оформленный в виде технического отчета. Предоставленный Заказчику отчет в общем случае содержит:

      -  краткое  описание существующего энергетического  хозяйства предприятия; 

      -  перечень  и технические характеристики  энергооборудования;

      -  указания  о проведенных (в процессе выполнения энергоаудита) экзаменах и применяемых методиках;

      -  характеристику  работы существующих систем производства  и потребления энергии с предоставлением  соответствующих графиков, диаграмм  и таблиц, где отражены режимы  потребления и производства энергии, результаты расчетов энергетических и материальных балансов, приводятся удельные расходные характеристики на единицу выпускаемой продукции;

      -  анализ  существующего положения с указанием  недостатков и определением энергозатратных узлов;

      -  рекомендации  с описанием предлагаемых мер,  которые при необходимости иллюстрируются  соответствующими схемами;