Тепловой баланс

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 4^ОС 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, дм^3 / с	Потери мощности кВт	Расход, дм^3 / с	Потери мощности кВт	Расход, дм^3 / с	Потери мощности кВт	Расход, дм^3 / 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 дм^3/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 дм^3/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.

Дата добавления: 2014-01-11