double arrow

Графики тепловых нагрузок промышленного предприятия


Структура и функции энергетического хозяйства

Энергообеспечение большинства промышленных предприятий построено на централизованной системе, когда они получают энергоносители со стороны: электроэнергию – от энергетической системы (через заводскую понизительную подстанцию) или от заводской электростанции, связанной с энергетической системой; пар – по тепловой сети районной энергетической системы при заводской теплоцентрали; газ – из сети дальнего газоснабжения природным газом.

Потребляемые предприятием энергоресурсы могут производиться, и на самом предприятии: электроэнергия – на заводской электрической станции, пар и горячая вода – в котельных, генераторный газ – на газогенераторной станции.

Распространен и комбинированный вариант обеспечения энергоресурсами, когда часть энергии покрывается за счет ее обеспечения от собственных установок, а часть – централизованно. Наиболее экономичной формой энергоснабжения крупных промышленных предприятий является включение заводской ТЭЦ в энерготехническую систему. В таком случае в часы, когда предприятию требуется дополнительное количество энергии, оно забирает ее из энергосистемы. Это избавляет изолированные заводские электростанции от необходимости иметь дополнительные мощности для обеспечения максимальной нагрузки в часы пик, когда же падает потребность в электроэнергии, такая станция может отдавать избыточную электроэнергию в энергосистему.




Энергетическое хозяйство предприятия выполняет следующие функции:

♦ обеспечение предприятия всеми видами энергии;

♦ наблюдение за строгим выполнением правил эксплуатации энергетического оборудования;

♦ организация и проведение ремонтных работ;

♦ организация рационального использования и выявления резервов по экономии топлива и энергии;

♦ разработка и осуществление мероприятий по реконструкции и развитию энергетического хозяйства предприятия.

Состав и размеры энергетического хозяйства предприятия зависят от характера и масштабов производства, применяемых технологических процессов, особенностей энергоснабжения. Объекты энергохозяйства на рисунке 1.

Рисунок 1. Примерная организационная структура управления энергохозяйством крупного промышленного предприятия

Режим работы технологических систем подвержен изменениям, которые могут носить как закономерный, так и случайный характер, быть длительными или кратковременными, но происходить они должны с минимальными затратами энергоресурсов, не нанося ущерба надежности эксплуатации оборудования и связанных с ним систем.

Пренебрежение этим фактором обычно приводит к просчетам при выборе оборудования источников энергоснабжения и необоснованному перерасходу топлива для обеспечения требуемой нагрузки.



Высокотемпературные промышленные теплотехнологии являются не только крупными потребителями топливно-энергетических ресурсов, но и источниками горючих и тепловых ВЭР. Однако выход ВЭР находится в непосредственной зависимости от режима работы основных агрегатов – источников ВЭР, в первую очередь – топливосжигающих установок (печей, высокотемпературных реакторов и пр.). Поэтому в период снижения производительности агрегатов-источников ВЭР на предприятии возникает дефицит тепловых энергоресурсов, восполнять который должны внешние источники тепловых энергоресурсов – промышленные ТЭЦ или котельные. На предприятиях, ориентированных на использование собственных ВЭР, проблема устранения кратковременных и длительных дисбалансов стоит особенно остро и требует эффективных решений не только для восполнения дефицита тепловых энергоресурсов, но и для использования их избытка.

Часть вспомогательного оборудования предприятий размещается на открытых площадках, что приводит к потерям тепловой энергии в окружающую среду, которые следует восполнять. Для того чтобы оценить действительную потребность предприятия или его подразделений в тепловых энергоресурсах, необходимо провести анализ графиков теплопотребления в определенные периоды работы – в течение суток, недели, месяца, года.



Характеристиками равномерности тепловых нагрузок в течение года являются число часов использования максимальной тепловой нагрузки 't, ч/год, и коэффициент К, представляющий собой отношение среднесуточной нагрузки к максимальной суточной за год.

По этим характеристикам промышленные предприятия разделяются на три группы: первая τ = 4000-5000 ч/год; К = 0,57-0,68; вторая τ = 5000-6000 ч/год; К = 0,6-0,76; третья τ ≥ 6000 ч/год; K ≥ 0,76.

Потребители тепловой энергии на промышленных предприятиях также подразделяются на технологические, отопительно-вентиляционные и санитарно-технические (горячего водоснабжения).

Различают сезонных и круглогодичных потребителей: технологические и санитарно-технические потребители относятся к круглогодичным, отопительно-вентиляционные - к сезонным.

К первой группе относятся предприятия, например, легкой промышленности и машиностроения, в структуре затрат тепловой энергии которых более 40 %, имеют нагрузки систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Соответственно затраты теплоты на технологию составляют менее 60 %. К третье группе относятся предприятия с превалирующей долей затрат тепловой нагрузки на технологические нужды - более 90 %. Затраты теплоты потребителями других категорий очень малы - менее 10 % (табл. 1.7).

Предприятия химической и нефтехимической отраслей относятся ко второй группе. Доля пара в структуре суммарного теплопотребления на этих предприятиях является превалирующей. Другие виды теплофикационных нагрузок - отопительная, вентиляционная и горячего водоснабжения - составляют 15-20 %.

Таблица 1 -Расход теплоты на технологические нужды

Отрасль промышленности Доля расхода теплоты на технологические процессы, % Группа
Электротехническая 50-60
Стройматериалов 50-80
Пищевая 65-80
Текстильная 65-90
Химическая 70-80
Нефтеперерабатывающая 90-98

Суточный график расхода пара на нефтехимическом предприятии в летний и зимний периоды работы представлен на рис. 1.13. Месячные графики теплопотребления для этого же предприятия _ на рис. 1.14. Режим работы предприятия - непрерывный, круглосуточный.

Нефтехимическое предприятие включает в себя производственные подразделения, выпускающие этилен и пропилен, синтетический этиловый спирт, бутиловый спирт, этиленпропиленовые каучуки, α-метилстирол, изопропилбензол, фенол, ацетон и этиленпропиленовую фракцию. Суточный и месячный графики этого предприятия подвержены кратковременным колебаниям. Относительное расхождение суточной максимальной паровой нагрузки Dmax и суточной минимальной Dmin составляет

(1.1)

Относительное расхождение максимальной месячной усредненной тепловой нагрузки Qmax и минимальной Qmin несколько выше:

(1.2)

Рис. 1.13. Суточные графики расхода пара на нефтехимическом предприятии:

1 - давление пара 9,4 МПа; 2 – 2,1 МПа; 3 – 1,12 МПа; –Δ– - зимнее потребление пара давлением 9 4 и 2 1 МПа; –▲– - зимнее потребление пара давлением 1,12 МПа; –––– - летнее потребление пара

Рис, 1.14. Графики тепловых нагрузок нефтехимического предприятия:

Ǭ = Q/Qmax (обозначения те же, что на рис. 1.13)

Выявленные колебания нагрузки являются случайными. Они связаны с факторами, предсказать влияние которых не представляется возможным. К числу таких факторов относятся: изношенность оборудования, изменения производительности системы и состава исходного сырья и т.д.

Рис. 1.15. Графики тепловых нагрузок нефтехимического предприятия:

1 - давление пара 9,4 МПа; 2 - 2,1 МПа; 3 - 1,12 МПа

Как правило, минимальная годовая нагрузка наблюдается в летний период. Исключение составляет временной отрезок, когда основное технологическое оборудование останавливается на плановый ремонт. Годовой график тепловой нагрузки Q по продолжительности (рис. 1.15) показывает, что расхождение относительной максимальной тепловой нагрузки Q тах и минимальной нагрузки Q min значителен

(1.3)

в уравнениях (1.2) и (1.3) и на рис. 1.14 и 1.15 приняты следующие обозначения: Ǭ = Q/Qmax – суммарная относительная тепловая нагрузка предприятия; Q – текущая тепловая нагрузка, кВт; Qmax - максимальная тепловая нагрузка в течение года, кВт.

По данным исследований большого числа предприятий был построен график усредненной тепловой нагрузки (рис, 1.16). Наибольшая степень расхождения минимальной и максимальной нагрузок (Δ > 10) отмечена на машиностроительных предприятиях. Основной причиной этого является изменение производительности технологических систем (рис. 1.17), а также влияние температуры окружающей среды. Так, в летний период повышаются температура воздуха и сырой воды, используемой в технологических и энергетических системах, снижаются потери теплоты в теплоиспользующем оборудовании, отсутствует отопительно-вентиляционная нагрузка, уменьшается нагрузка горячего водоснабжения и т.д.

На рис. 1.17 представлены графики тепловой нагрузки и выпуска технологической продукции, где = П /Пmax - суммарный относительный выпуск продукции; П - текущий выпуск технологической продукции, кг/с; Пmax - максимальный выпуск технологической продукции, наблюдаемый в течение года, кг с; относительная нагрузка на технологические теплоиспользующие аппараты; Qтех - текущая тепловая нагрузка на технологические аппараты, кВт; Qmax.тех максимальная наблюдаемая в течение года тепловая нагрузка на технологические аппараты, кВт.

Рис. 1.16. Графики тепловых нагрузок промышленных предприятий:

––– - машиностроительных; – – – - целлюлозно-бумажных комбинатов;

– - – - – химических комбинатов; - - - - - - - - нефтеперерабатывающих заводов

Рис. 1.17. График тепловой нагрузки и выпуска продукции в производстве фенола и ацетона:

- расход теплоты на технологию; τ- время работы предприятия в течение года, мес

График тепловой нагрузки на технологические аппараты практически повторяет график выпуска технологической продукции .

График суммарной тепловой нагрузки имеет отличия . В те месяцы года, когда присутствует отопительно-вентиляционная нагрузка, ее величина значительно превышает (январь-май и октябрь-декабрь). Когда отопительно-вентиляционная нагрузка отсутствует, показатели тепловых нагрузок и различаются всего на 3-4 %. Сентябрь - месяц планового ремонта технологического оборудования, поэтому на всех линиях графика наблюдается резкое падение значений.







Сейчас читают про: