2014-02-02
4152
Тепловой баланс промышленного предприятия состоит из прихода и расхода тепловой энергии. Он составляется аналогично электрическому балансу. В приход включается тепловая энергия, полученная в виде топлива и теплоты от внешних источников. Учет ведется по показаниям счетчиков топлива и теплосчетчиков.
Расходная часть теплового баланса делится на следующие статьи расхода:
– Прямые затраты тепловой энергии на основные технологические процессы с выделением полезного расхода на выпуск продукции без учета потерь в различных звеньях энергоемкого технологического оборудования (печи, подогреватели и др.).
– Косвенные затраты на основные, технологические процессы вследствие их несовершенства или нарушения технологических норм.
– Затраты энергии на вспомогательные нужды (вентиляция, и др.).
– Потери в элементах системы теплоснабжения.
– Отпуск посторонним потребителям (столовые, клубы, поселки, магазины, транспорт).
Наличие всех статей расхода необязательно.
Удельный расход должен быть отнесен на единицу выпускаемой продукции и сопоставлен с показателями других передовых предприятий (см. таблицы Приложения).
Задачами составления теплового баланса являются:
– Выявление и нахождение расходов энергии по статьям 2, 3, 4, 5 с целью четкого выделения ее расхода на основную продукцию.
– Определение удельных норм расхода тепловой энергии на единицу продукции предприятия и сравнение с аналогичными затратами других предприятий (см. таблицы Приложения).
– Выявление возможности для сокращения нерационального расхода энергии путем проведения различных мероприятий по усовершенствованию технологических процессов и снижения нерациональных вспомогательных затрат.
Анализ режимов работы компрессорного оборудования, системы разводки и потребления сжатых газов
Рис. 14. Принципиальная схема системы получения сжатого воздуха
Compressed Air System - Schematic Representation
1 – воздухозаборный фильтр; 2 – компрессоры; 3 – воздухоохладитель; 4 – влагоотделитель; 5 – воздушный ресивер; 6 – воздухоосушитель (необязательно); 7 – распределительная сеть; 8 – потребители сжатого воздуха.
Влагоотделитель может устанавливаться после ресивера.
Сжатие воздуха – неэффективный процесс. Оптимальный процесс сжатия происходит, если сжатие осуществляется в компрессоре при постоянной температуре (изотермическое сжатие). Около 90% потребляемой мощности теряется в виде отводимой теплоты. Несовершенная конструкция и недостатки системы (особенно утечки воздуха) понижают эффективность еще на 30%.
Сжатый воздух широко применяется на предприятиях для системы пневмоприводов, продувки различных фильтров и других устройств. Для получения сжатого воздуха чаще всего применяются компрессоры с электроприводом. На промышленных предприятиях широко применяются поршневые, винтовые и ротационные компрессоры.
Потери энергии в системе производства, транспортировки и распределения сжатого воздуха могут быть следующими:
– Износ компрессорного оборудования. (Износ поршневых колец приводит к увеличению утечек воздуха при сжатии и уменьшению производительности компрессора).
– Отсутствие системы охлаждения воздуха, подаваемого в компрессор в жаркий период, т.к. с ростом температуры на входе в компрессор уменьшается его производительность. Увеличение температуры всасываемого воздуха на 4ОС увеличивает расход энергии на 1%.
– Неэффективная работа промежуточных охладителей воздуха в многоступенчатых компрессорах и охлаждения рабочих цилиндров (отложение накипи) приводит к увеличению затрат энергии на сжатие. Поддержание давления в системе больше технически необходимой величины приводит к перерасходу энергии на сжатие, необходимой по условиям работы потребителя.
L1/L2 = (β1(n-1) n – 1) / (β2(n-1) n – 1)
Здесь: n – показатель политропы сжатия в компрессоре, β1, β2 – степень повышения давления в компрессоре в первом и во втором режиме эксплуатации.
– Подача из одной системы сжатого воздуха к потребителям с различным входным давлением. При этом часть энергии теряется на регулирующем дроссельном устройстве.
– Несоответствие номинальной производительности компрессора производственно необходимой (при завышении производительности компрессора увеличивается время работы на холостом ходу).
– Утечки в системе и у потребителя (см. табл. 19).
Таблица 19. Влияние диаметра отверстия и давления в системе сжатого воздуха на потери воздуха и мощности компрессора
| Диаметр отверстия утечки (мм) | Давление, МПа | |||||||
| 0,4 | 0,6 | 0,8 | ||||||
| Расход, дм3 / с | Потери мощности кВт | Расход, дм3 / с | Потери мощности кВт | Расход, дм3 / с | Потери мощности кВт | Расход, дм3 / с | Потери мощности кВт | |
| 0.7 | 0.2 | 0.3 | 1.3 | 0.5 | 1.6 | 0.7 | ||
| 4.6 | ||||||||
Расчет выполнен для одноступенчатого сжатия.
Пример: Если Вы устраняете одну постоянную (365 дней, 24 часа в день) утечку диаметром 5 мм при давлении 0,8 МПа, вы будете экономить:
13 kW * 365 * 24 = 114000 кВт ч
– Плохая работа системы осушки сжатого воздуха при низких наружных температурах (замерзание конденсата в трубопроводах).
– Отсутствие автоматизированной системы управления компрессорами, позволяющей включать компрессор с необходимой производительностью.
Расход воздуха различными инструментами приведен в табл. 20.
Таблица 20. Потребление воздуха различными инструментами
| Инструмент | Расход воздуха при давлении 0,7 МПа (дм3/с) |
| Дрель 5 - 1 0 мм | 4-8 |
| Дрель 10 - 13 мм | 8-16 |
| Перфоратор | 20 - 250 |
| Пневмоинструмент для клепки, гайковерты | 5-30 |
| Полиспаст - 1000 кг | 30-40 |
| Полиспаст - 5000 кг | 80 - 120 |
| Окраска пистолетом | 5-130 |
| Пневмодвигатель 1 - 4 кВт | 30-100 |
| Пнезмодвигатель 2 - 10 кВт | 35-175 |
– Большие потери давления по длине системы. При импульсном потреблении больших количеств воздуха (продувка фильтров и т.п.) сказывается на увеличение гидравлических потерь давления в магистрали. С целью уменьшения влияния такого эффекта целесообразно вблизи импульсного потребителя устанавливать ресиверы сжатого воздуха. Это позволит снизить максимальное давление в системе.
Диаметры воздухопроводов и переходников должны соответствовать расходу (см. табл. 24 и 22.).
Таблица 21. Рекомендуемые диаметры воздухопроводов
| Расход воздуха дм3/с | Диаметр трубопровода |
| 1 " | |
| 1 "- 1.25" | |
| 1.25"- 1.5" | |
| 1.5 "-2" | |
| 2.5 " - 3 " | |
| 3.5" | |
| 3.5" |
Таблица 22. Рекомендуемые диаметры труб и переходников
для присоединения пневмоинструмента
| Расход воздуха дм3/с | Диаметр трубы / переходника (мм) |
| 0-4 | 6.3 |
| 4-7 | |
| 7-13 | |
| 13-21 | 12.5 |
| 21-40 |
Распространенные способы экономии энергии при эксплуатации компрессоров:
– Уменьшать потребление и утечки, отключая незадействованные в работе инструменты и оборудование.
– Автоматически регулировать подачу сжатого воздуха в систему (сигнал на управление по скорости изменения давления и давлению в системе).
– Система разводки воздуха к потребителям должна быть секционирована, неиспользуемые ветви должны отключаться.
– Проанализировать необходимость разделения системы при наличии в ней потребителей с сильно отличающимся давлением. Уменьшение давления на 0,2 МПа позволяет снизить на 15% энергопотребление компрессора. Необходимо избегать увеличения рабочего давления в системе свыше 0,5 МПа.
– Попытаться использовать теплоту системы охлаждения компрессоров для бытовых и других нужд.
– Применять автоматическое управление очередностью включения компрессоров в зависимости от изменения постоянной времени падения давления в системе (в зависимости от расхода в системе и производительности компрессоров).
– Рассмотреть возможность замены морально устаревших компрессоров. Современные компрессоры на холостом ходу потребляют до 30% от номинальной мощности, старые – до 90%.
– Рассмотреть целесообразность замены воздуха у потребителя другим энергоносителем.
– Рассмотреть возможность применения автономных компрессоров, сблокированных с потребляющей сжатый воздух установкой. При отключении потребителя отключается компрессор. Это позволяет наиболее адаптировать работу компрессорного оборудования к колебаниям производственной нагрузки и избежать потерь сжатого воздуха в магистральных трубопроводах.
