Локальное энергетическое обследование предприятия

 

Таблица 5.1 – Результаты определения  потенциала энергосбережения

 

	Экономия энергии в  цехе 5	Экономия энергии в  цехе 6	Суммарная экономия энергии
Гкал	30907,2	32606,64	63513,84
т. у. т.	4,4197	4,6627	9,0824
руб./год	17215310,4	18161898,48	35377208,88

 

 

 

 

 

 

 

Из полученных результатов видно, что в первую очередь необходимо проводить мероприятия  по экономии энергоресурсов в цехе 5 по расходу тепловой энергии на технологию. При этом экономия будет равна 18161,89848 тыс.руб./год, 32606,64 Гкал, 4,6627 т.у.т. В цехе 6 экономия составляет 17215,3104 тыс. руб./год, 30907,2 Гкал, 4,4197 т.у.т.

Суммарная возможная выгода за счет экономии тепловой энергии на двух энергетических объектах  составляет 35377,20888 тыс. руб./ год, 63513,84Гкал,  9,0824 т.у.т. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

 

Системы воздухоснабжения промышленных предприятий предназначены для  централизованного обеспечения  разнообразных потребителей сжатым воздухом с заданными количественными  и качественнымипараметрами в соответствии с заданным графиком потребления.

Система воздухоснабжения является одним  из самых энергоемких потребителей, а сжатый воздух - самый распространенный энергоноситель практически на любом  промышленном предприятии. У потребителя  сжатый воздух расходуется в основном на технологические нужды и силовые  процессы.

 

6.1 Гидравлический расчет  до оптимизации

На рисунке 6.1 представлена схема воздухоснабжения промышленного предприятия, для  которой произведем оптимизационный  расчет, с целью повышения эффективности  её работы.

Рисунок 6.1 – Схема воздухоснабжения промышленного предприятия.

6.1.1 Расчет  скорости движения воздуха в  газопроводе

 

,

гдеQ_max– максимальный расход воздуха при нормальном давлении, м³/с;

r_н – плотность воздуха при нормальном давлении, кг/м³;

r_сж– плотность сжатого воздуха, кг/м³;

w–скорость движения воздуха, м/с.

 

Плотность сжатого воздуха ρ_сж, кг/м³, определяется из уравнения состояния:

, 

гдеР-абсолютное давление (среднее) на расчетном участке, Па;

R - газовая постоянная, равная R=287,14Дж/кг°С

Температуру сжатого воздуха в  нагнетательном трубопроводе при адиабатном процессе многоступенчатого сжатия Т_сж, К, определяем по выражению

, 

гдеt_н –температура на всасывании,t_н =20°С (дано по заданию);

DТ = 10 ¸ 15 –обусловлена типом системы промежуточного охлаждения ступени компрессора;

 

Вычисляем плотность сжатого воздуха ρ_сж

.

Определяем  скорость по участкам газопровода:

 

 

 

 

 

 

 

6.1.2 Определение и выбор расчетных коэффициентов

Величина коэффициента сопротивления  трения λзависит от критерия Рейнольдса (Re) и шероховатости поверхности труб.

Согласно опытным данным всю  область режима течения в шероховатых  трубах можно разделить на три  зоны:

1.  Зона без проявления шероховатости,  в которой сопротивление шероховатых  труб и коэффициент λ зависят только от числа Re (так называемый ламинарный режим):

, 

где< 2300;

ν - коэффициент кинематической вязкости, м²/с,

2.  Зона, в которой сопротивление  шероховатых труб отходит от  закона гладких и зависит, кроме  критерия Re, также от шероховатости (переходный режим). Переходная зона характеризуется значением числа Re= 2300-4000. В этом случае также можно использовать простые зависимости, например:

, 

3.  Зона с полным проявлением  шероховатости, где λслабо зависит от Re (турбулентный режим течения, Re> 10000):

, 

где К_э - эквивалентная абсолютная шероховатость, м,

Эквивалентная абсолютная шероховатость - это искусственное понятие, при  использовании которого в расчетах получаются сопротивления, одинаковые с сопротивлениями испытуемой шероховатой  поверхности.

По строительным нормам и правилам (СНиП) величину К_эдля новых стальных труб рекомендуется принимать равной 0,4 мм.

Определяем Reпо участкам

 

 

 

 

 

 

 

Все рассчитанные Re> 10⁴, следовательно считаем λ как при турбулентном течении:

 

 

 

 

 

 

 

 

6.1.3 Определение потерь напора и давления на трение

Потери давления на трение ∆P_тр, Па, определяем по формуле

,                       

Потери на трение по рассматриваемой  ветви воздухопровода определяем по формуле Дарси-Вейсбаха:

 

где l- длина соответствующего участка рассчитываемой ветви воздухопровода, м;

λ- коэффициент трения воздуха;

l_экв-дополнительная длина участка воздухопровода, эквивалентная расположенным на нем местным сопротивлениям, м;

g= 9,81- ускорение свободного падения, м/с²

Для упрощения расчетов целесообразно  местные сопротивления (задвижки, тройники и т.д.) заменить условными прямыми  участками трубопровода, эквивалентными по сопротивлению.

Потери напора на трение на первом участке:

l_экв= 6×F + 1×z=6·7,46+ 1·7,26 = 52,02 м

 

 

Потери напора на трение на втором участке:

l_экв= 1×z + 1×_┴=3,15+ 15,8=18,95м

 

 

Потери  напора на трение на третьем участке:

l_экв=  1×_┴=15,8=15,8 м

 

 

Потери напора на трение на четвертомучастке:

l_экв=  1×_┴=15,8=15,8 м

 

 

Потери напора на трение на пятом участке:

l_экв= 2×F=2×3,15=6,3 м

 

 

Потери напора на трение нашестомучастке:

l_экв=1×_┴ +2×F=1·8,5 + 2×1,7=11,9 м

 

 

Потери напора на трение наседьмомучастке:

l_экв= 1×z=1×1,67=1,67 м

 

 

6.1.3 Потери давления по расчетной ветви

 

где Р_н - номинальное давление воздуха у потребителя, Па;

∆Р_ВС - потери давления на трение и местные сопротивления в трубопроводах компрессорной станции, Па;

∆Р_изб- избыточное, или резервное давление, Па;

∆Р_тр- потери давления на трение и местные сопротивления по наиболее протяженной ветви воздухопровода, Па.

∆Р_ВС = 2000 Па.

Потери давления по расчетной ветви  составляют

 

Таблица 6.1 –Показатели участков газопровода

участок	1	2	3	4	5	6	7	ΣΔ, %
d, м	0,4	0,2	0,2	0,2	0,2	0,125	0,08	-
ω, м/с	0,31	1,26	1,12	0,59	0,58	1,49	3,64	-
h, мм.в.ст.	0,191	0,736	0,560	0,307	2,116	7,732	25,708	-
ΔPтр, Па	12,92	49,79	37,88	20,77	143,15	523,07	1739,14	-
Δ, %	0,002	0,008	0,006	0,003	0,024	0,087	0,289	0,84

 

 

Рисунок 6.2 – График снижения давления в газопроводе до реконструкции

 

6.2 Реконструкция системы воздухоснабжения

 

Потери  давления в системе воздухоснабжения очень малы, что говорит об  использование трубопроводов завышенных диаметров.

6.2.1 Расчет диаметров газопроводов

Определяем диаметры воздухопроводов круглого сечения под давлением:

,

где Q_max– максимальный расход воздуха при нормальном давлении, м³/с;

r_н – плотность воздуха при нормальном давлении, кг/м³;

r_сж– плотность сжатого воздуха, кг/м³;

w–скорость движения воздуха, м/с.

Максимальный диаметр труб 1400 мм, поэтому в случае его превышения для уменьшения диаметра участка увеличиваем скорость энергоносителя до такого значения, чтобы максимально приблизиться к условию d ≤ 1400 мм.(для длинных трубопроводов (более200 м) допускается увеличение скорости до 20 м/с,предельная - 35м/с;)

Определяем диаметры воздухопровода по участкам

.

 

 

 

 

 

6.2.2 Пересчет  скорости движения воздуха в  газопроводе

,

гдеQ_max– максимальный расход воздуха при нормальном давлении, м³/с;

r_н – плотность воздуха при нормальном давлении, кг/м³;

r_сж– плотность сжатого воздуха, кг/м³;

w–скорость движения воздуха, м/с.

 

 

 

 

 

 

 

6.2.3 Определение и выбор расчетных коэффициентов

Определяем Reпо участкам

 

 

 

 

 

Все рассчитанные Re> 10⁴, следовательно считаем λ как при турбулентном течении:

 

 

 

 

 

6.2.4 Определение потерь напора и давления на трение

Потери напора на трение на первом участке:

l_экв= 6×F + 1×z=6·1,27+ 1·2,12 =9,74м

 

 

 

Потери напора на трение на втором участке:

l_экв= 1×z + 1×_┴=2,12+ 6,36=8,48м

 

 

Потери  напора на трение на третьем участке:

l_экв=  1×_┴=1× 6,36 =6,36 м

 

 

Потери напора на трение на четвертом участке:

l_экв=  1×_┴=1× 5=5 м

 

 

Потери напора на трение на пятом участке:

l_экв= 2×F=2×1 = 2 м

 

 

Потери напора на трение на шестом участке:

l_экв=1×_┴ +2×F=1·5 + 2×1= 7 м

 

 

Потери напора на трение на седьмом участке:

l_экв= 1×z=1×1,67=1,67 м

 

 

6.2.5Потери давления по расчетной ветви

Потери давления по расчетной ветви составляют

 

 

Таблица 6.2 – Показатели участков газопровода

участок	1	2	3	4	5	6	7	ΣΔ, %
d, м	0,100	0,100	0,100	0,08	0,08	0,08	0,08	-
ω, м/с	5,05	5,05	4,49	3,73	3,65	3,65	3,64	-
h, мм.в.ст.	140,67	16,73	13,39	22,53	173,69	65,45	25,71	-
ΔPтр, Па	9516,08	1131,95	905,81	1524,38	11750,58	4428,01	1739,14	-
Δ, %	1,58	0,19	0,15	0,25	1,96	0,74	0,29	5,58

 

 

Рисунок 6.3 – График снижения давления в газопроводе после реконструкции

 

 

В результате реконструкции системы вохдухоснабжения удалось уменьшить затраты на последующий ремонт элементов воздухопровода, за счет снижения диаметров. На первом участке с 400 мм до 100 мм, втором и третьем участках с  200 мм до 100 мм, на четвертом и пятом участках с 200 мм до 80 мм и на шестом участке с 125 мм до 80 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. ТИПОВЫЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ МЕРОПРИЯТИЯ В СИСТЕМАХ СНАБЖЕНИЯ ХОЛОДОМ

 

7.1 Энергосбережение на холодильных установках

Во многих отраслях промышленности на холодильные установки расходуется  большое количество энергии и  средств но, тем не менее, нет глубокого  понимания особенностей работы таких  энергоустановок, особенно среди тех, кто отвечает за их использование. Холодильные  установки на сегодняшний день являются исключительной возможностью для энергосбережения в промышленности, поскольку в  прошлом промышленность пренебрегала ими.