Основы энергосберегающих технологий

* применению энергоэффективного оборудования и устройств: котлов с двухступенчатым сжиганием топлива и рециркуляцией дымовых газов, газотурбинных надстроек к котлам для дополнительного производства электроэнергии, автоматизированных высокоэффективных горелок, компьютерного приборного учета расхода топлива и выработки энергии;

* повышению эффективности использования топлива путем автоматизации, регулирования и контроля процесса горения, утилизации тепла уходящих дымовых газов для нагрева питательной воды или дутьевого воздуха, применения «схемы с дожиганием» (утилизируется кислород отходящих газов ГТУ как окислитель сжигаемого в котле топлива), применения вместо редукционных установок в паровых котельных турбин с противодавлением;

* внедрению прогрессивных технологий водоподготовки, в частности объединению процессов подготовки воды и переработки стоков котельных с восстановлением реагентов для повторного использования;

* применению экологически чистого оборудования и малоотходных технологий.

4. В результате каких организационных и технических мероприятий в области компрессорного оборудования можно получить экономию энергоресурсов?

Достичь экономии топлива за счет повышения КПД котлоагрегатов и котельной в целом можно благодаря мероприятиям, которые по силам персоналу котельной и не требуют больших затрат:

* устранению паразитных подсосов воздуха в самом котле, дымоходах, экономайзере и воздухоподогревателе;

* улучшению тепловой изоляции котла, дымоходов, трубопроводов, хвостовых поверхностей;

* очистке теплообменных поверхностей от наружного загрязнения, удалению отложений солей в барабане котла, трубных пучках:

* организации отбора теплого дутьевого воздуха из верхней зоны здания котельной.

5. Опишите принцип действия холодильника.

Работа холодильника основана на последовательном осуществлении процессов расширения и сжатия холодильного агента и изменении его агрегатного состояния.

6. Перечислите основные направления повышения эффективности работы холодильной техники.

Основные направления повышения эффективности работы холодильной техники:



* внедрение новых энергетически оптимизированных конструкции позволяет сэкономить до 40% электроэнергии: холодильный компрессор снабжается асинхронным электродвигателем с электронным регулированием скорости вращения; электронное управление обеспечивает адаптивную энергетическую оптимизацию процесса охлаждения;

* переход от аммиачного холодильного оборудования к фреоновому повысит безопасность и надежность, снизит электропотребление и расходы на обслуживание, ремонт, устранит вредные выбросы;

* улучшение тепловой изоляции стен и дверей холодильной и морозильной камер снижает потери холода;

* исключение утечек холодного воздуха через уплотнения дверей и уменьшение времени их открытия;

* повышение эффективности работы компрессора;

* контроль работы холодильных установок предприятий с помощью постоянного или переносного измерительного оборудования: электрических счетчиков, манометров, датчиков температуры в холодильной камере и конденсаторе;

* правильная эксплуатация, техническое обслуживание, своевременные профилактика и ремонт.

7. Какие источники энергосбережения при использовании электропривода Вам известны?

Следует различать два источника энергосбережения при использовании электропривода:

- снижение технологического расхода (потерь) энергии в процессах ее преобразования в самом электроприводе,

- экономия энергии за счет оптимизации технологических процессов, осуществляемых с помощью современного регулируемого привода.

8. Дайте определение понятию «регулируемый электропривод».

Электропривод - это система, осуществляющая управляемое преобразование электрической энергии в механическую, а также обратное преобразование с целью приведения в действие какой-либо технологической установки для совершения ею полезной работы.

Важным путем экономии электроэнергии является применение асинхронных электроприводов с регулируемой частотой вращения для исполнительных механизмов, где производительность изменяется с изменением скорости. Плавное бесступенчатое регулирование скорости трехфазного асинхронного электродвигателя производится частотными преобразователями, что дает возможность отказаться от ряда регулирующих элементов, производить плавный пуск и останов двигателя. Современные преобразователи позволяют улучшить качество технологического процесса, для которого применяется привод, согласованно управлять несколькими исполнительными механизмами, обеспечивают экономию энергии на непроизводительных затратах, а также благодаря так называемой встроенной функции энергосбережения путем поддержания электродвигателя в режиме оптимального КПД, автоматически отслеживая изменения нагрузки.

9. Какие функциональные уровни имеют современные структуры управления?

На сегодняшний день наилучшими считаются структуры управления, имеющие 3 функциональных уровня:

1) совокупность элементов регулирования, работающих в зоне нормального технологического режима с целью его оптимизации;

2) совокупность элементов, вступающая в работу при отклонениях параметров режима от норм с целью удержать управляемый процесс (объект) в области нормального режима;

3) система противоаварийной защиты, которая в целях предупреждения развития и локализации аварии отключает технологический узел - источник аварии

10. Опишите принцип действия автоматического термостата.

На рис. 7.3 схематично показан автоматический термостат, устанавливаемый перед нагревательными приборами на трубопроводе системы отопления (а). Герметичный гармониковый чувствительный элемент - термодатчик 1 заполняется термочувствительной массой, которая расширяется при повышении температуры в комнате (б). Перемещение датчика связано с перемещением регулирующего органа - клапана 3 в корпусе арматуры 4, который изменяет расход теплоносителя. Можно вручную задавать нужную температуру поворотом колпачка 2 с пружиной, которая принудительно деформирует датчик 1, заставляя его реагировать на другую (желаемую) температуру. Этот элемент называется задающим устройством, или корректором.

При желании поворотом колпачка 2 до упора можно отключить нагревательный прибор от питания теплоносителем. По такому принципу Действуют многочисленные регуляторы прямого действия, не использующие другой энергии, кроме энергии регулируемой среды.

11. Какие подсистемы автоматизации Вы знаете?

Подсистемы подразделяются на информативные, защитные, управляющие и подсистемы технологического контроля.

Информативные включают подсистемы технологического контроля и телеизмерения, технологической и телесигнализации. Результат действий этих подсистем адресуется оператору, а его задачей является принятие того или иного решения.

Защитные подсистемы включают средства технологической и аварийной зашиты, технологической и аварийной блокировки, предохраняющие технологическое оборудование от последствий неправильной эксплуатации.

К управляющим относятся подсистемы управления, включая дистанционное управление, телемеханические подсистемы, подсистемы диспетчеризации, автоматического управления и регулирования, вычислительной техники.

Основные функции подсистемы технологического контроля: а) получение количественных и качественных показателей технологического процесса - всех видов измерений с помощью контрольно-измерительных приборов (КИП); б) наблюдение за ходом технологического процесса.

12. Назовите известные Вам разновидности и изобразите принципиальные схемы датчиков температур.

Датчики с механическими выходными величинами. Жидкостные термометры стеклянные в основном используют как показывающие приборы местного действия при интервале температур от -200 до +750°С.

В манометрических термометрах используется объемное расширение рабочего вещества в герметичной термосистеме.

Принцип действия биметаллических и дилатометрических датчиков основан на эффекте совместного линейного расширения двух разнородных соединенных вместе металлов.

В терморезисторах (термометрах сопротивления) используется известное явление изменения электрического сопротивления проводника или полупроводника с изменением температуры.

Датчики температуры бесконтактные. Их действие основано на использовании зависимости интенсивности и спектрального состава излучения от температуры излучающего тела. Базовые методы основаны на измерении яркостной, радиационной и цветовой температур.



На рис. 7.8 показана схема радиационного пирометра. Лучистый поток от тела 1 через объектив 2 фокусируется на термобатарее 3, состоящей из лепестковых термопар, работающей в комплекте с милливольтметром 4, градуированным по температуре. Для определения суммарного эффекта влияния температуры воздуха и радиационной температуры окружающих поверхностей применяют шаровой термометр, состоящий из термодатчика (термометр, терморезистор или термопара), помещенного внутри тонкостенного полого медного шара диаметром 152 мм, окрашенного изнутри и снаружи черной матовой краской. В последнее время широко используются приборы дистанционного теплового контроля (тепловизоры), позволяющие оперативно определять поля температур на поверхностях нагретых предметов. Близки по принципу действия к рассмотренным актинометры, служащие для измерения интенсивности тепловой радиации.

13. Назовите известные Вам разновидности и изобразите принципиальные схемы датчиков влажности газов (воздуха).

Датчики и приборы для измерения влажности воздуха и газов называют гигрометрами или гумидостатами, для измерения влажности тел в других агрегатных состояниях - влагомерами.

Действие сорбционных гигрометров деформационного типа основано на изменении упругости и геометрических размеров некоторых тел.



14. Назовите известные Вам разновидности и изобразите принципиальные схемы датчиков давления.

Жидкостные, или гравитационные, приборы с гидростатическим принципом действия широко распространены благодаря простоте и относительно высокой точности. Наполнителями жидкостных манометров являются дистиллированная вода, подкрашенный этиловый спирт, ртуть, керосин, дихлорэтан, толуол и другие жидкости, не меняющие со временем своих физико-химических свойств. Для использования дифманометров в качестве датчиков необходимы преобразователи сигнала -- перемещения уровня заполнителя, например поплавки.

Механические - мембранные - датчики - круглые пластины постоянной толщины, находящиеся между двумя тарелками (рис. 7.10, а), образующими герметичные упругие камеры. В сечении мембраны - плоской (рис. 7.10, а), гофрированной (рис. 7.10, б) и выпуклой (рис. 7.10, в) формы, причем последняя разновидность называется хлопающей мембраной.

15. Назовите известные Вам разновидности и изобразите принципиальные схемы датчиков расхода.

Датчики расхода. Масса или объем вещества, проходящего через сечение канала за определенный промежуток времени, называется расходом вещества, а измеряющие его приборы - расходомерами.

Из расходомеров с постоянным перепадом давления наибольшее распространение получили ротаметры (рис. 7.12, а).

Для косвенных измерений скорости потока используются счетчики с лопастными колесами, вертушками, взаимодействующими с потоком, средняя скорость движения которого влияет на частоту вращения датчика, например, в анемометрах (рис. 7.12, б), водомерах (рис. 7.12, в).



Широкое распространение для измерения нестационарных расходов получили бесконтактные методы - индукционные, ультразвуковые, СВЧ, ионизационные, радиоизотопные и др. Их сущность заключается в том, что под воздействием излучения от какого-либо источника И в потоке происходит соответствующая флуктуация, например образуется ионное облачко-метка О. движущееся вместе с потоком (рис. 7.13).

16. Какие методы измерения расхода воды признаны для условий Башкортостана наиболее подходящими?

Наиболее подходящими для условий Башкортостана признаны индукционный и ультразвуковой методы измерения расхода воды.

17. Назовите достоинства и недостатки приборов учета расхода горячей воды электромагнитного принципа действия.

Приборы учета электромагнитного принципа действия обладают следующими достоинствами:

- отсутствие подвижных частей в потоке жидкости;

- минимальная погрешность при измерении (0,25-1,5 %);

- линейность шкалы измерения;

- возможность измерения в абразивных средах;

- малая длина прямых участков трубопроводов перед датчиками расхода (3-5 диаметра трубопровода).

Основным недостатком их является высокая чувствительность к химическому составу воды.

18. Изобразите схему автоматизации какого-либо энергообъекта.

Примером схемы автоматизации может служить схема энергоресурсосберегающей пофасадной системы центрального отопления с повторным использованием обратного теплоносителя и насосным смешением (рис. 7.15).

Известно, что фасады зданий находятся в неодинаковых условиях по отношению к внешним воздействиям. Так, южная часть перегревается от влияния солнечной радиации, северная -- подвергается охлаждению ветровым воздействием и т.п. Система включает ввод тепловой сети 1, подсистему северного (восточного) фасада 3 с параметрами теплоносителя 105...80°С, регулятор температуры этой подсистемы 2 с регулирующим клапаном и датчиками температуры наружного воздуха ТЕ1, внутреннего воздуха ТЕ2 и теплоносителя ТЕЗ. Подсистема южного (западного) фасада 4 с параметрами теплоносителя 105...70єС имеет регулятор температуры этой подсистемы 5 с регулирующим клапаном и датчиками температуры наружного воздуха ТЕ4, внутреннего воздуха ТЕ5 и теплоносителя ТЕ6. Циркуляционный насос является общим для обеих подсистем.

Насос обеспечивает циркуляцию теплоносителя во всей системе отопления, включая подсистемы северного (восточного) и южного (западного) фасадов. При этом обратный теплоноситель подсистемы северного (восточного) фасада с температурой 80єС направляется к насосу для повторного использования в системе отопления. Обратный теплоноситель подсистемы южного (западного) фасада с температурой 70°С, соответствующей температуре обратного теплоносителя в системе теплоснабжения, направляется в теплосеть и. частично, на всасывание насоса. Таким образом, в подсистеме северного (восточного) фасада поддерживается повышенная температура обратного теплоносителя 80єС, а в теплосеть возвращается только обратный теплоноситель подсистемы южного фасада с расчетной температурой 70°С, соответствующей расчетной температуре системы теплоснабжения.

Такая система позволяет экономить до 20% теплоты и 5% радиаторов, включая монтажные работы, обеспечивает хорошие тепловые и гидравлические режимы, особенно в аварийных ситуациях.

19. Что собой представляют автоматизированные системы контроля и управления различными энергообъектами?

В настоящее время хорошо известна автоматизированная измерительная система (ИС), позволяющая организовывать автоматизированные системы контроля и управления различными энергообъектами (АСКУЭ), разработанная научно производственным центром (НПЦ) «Спецсистема». Смысл создания и использования АСКУЭ заключается в постоянной экономии энергоресурсов и финансов на предприятии при минимальных начальных одноразовых денежных затратах.

20. Перечислите основные направления энергосбережения в машиностроении и металлургии.

Основными направлениями энергосбережения в этих отраслях являются:

- использование эффективных футеровочных и теплоизоляционных материалов в печах, сушилках и теплопроводах;

- применение тиристорных преобразователей частоты в процессах индукционного нагрева металла в кузнечном и термическом производстве;

- внедрение энергосберегающих лакокрасочных материалов (с пониженной температурой сушки, водоразбавляемых, с повышенным сухим остатком); энергетический ресурс топливо

- снижение энергозатрат при металлообработке (замена процессов горячей штамповки выдавливанием и холодной штамповкой;

- применение накатки шестерен вместо изготовления на зубофрезерных станках;

- расширение использования методов порошковой металлургии;

- применение станков с ЧПУ (числовым программным управлением), развитие робототехники и гибких производственных структур;

- снижение энергоемкости литья за счет уменьшения брака.

21. Перечислите основные направления энергосбережения в производстве строительных материалов.

Важным направлением энергосбережения является применение сухого способа производства цемента из переувлажненного сырья.

В производстве бетона энергосберегающими являются производство и внедрение добавок-ускорителей отвердения бетона для перехода на малоэнергоемкую технологию производства сборного железобетона, а также использование теплогенераторов для тепловлажностной обработки железобетона в ямных камерах; в производстве кирпича -- внедрение метода вакуумированных автоклавов на кирпичных заводах, внедрение обжиговых печей панельных конструкций в цельнометаллическом корпусе для производства глиняного кирпича.

Необходимы организация выпуска строительных и изоляционных материалов и конструкций, снижающих теплопотери через ограждающие конструкции, и разработка и внедрение системы мероприятий по использованию потенциала местных видов топлив для обжига стеновой керамики.

22. Перечислите основные направления энергосбережения в лесной, бумажной и деревообрабатывающей промышленности.

В лесной, бумажной и деревообрабатывающей промышленности основными направлениями энергосбережения являются:

- внедрение экономичных агрегатов для сушки щепы в производстве древесностружечных плит;

- разработка и внедрение новых экономичных способов производства бумажных изделий, включая производство нетканых материалов и бумаги с синтетическим волокном;

- увеличение производства мебели менее энергоемкими способами с применением новых видов облицовочных материалов вместо ламинирования;

- изготовление деталей из древесно-стружечных плит;

- утилизация теплоты вентиляционных выбросов и низкопотенциальной теплоты паровоздушных смесей;

- разработка и внедрение оборудования по производству и использованию генераторного газа из древесных отходов для получения тепловой и электроэнергии;

- переоборудование сушильных камер ПАП-32 с электроэнергии на производство древесных отходов.

23. Перечислите основные направления энергосбережения в пищевой промышленности.

В пищевой промышленности к числу наиболее энергоемких относится производство сахара. Основная экономия энергоресурсов в сахарном производстве может быть достигнута в результате совершенствования технологических схем и целенаправленного внедрения энергосберегающего оборудования, использование низкопотенциальной теплоты вторичных паров выпарных и вакуум-кристаллизационных установок и конденсатов в тепловых схемах.

Энергоемким является также производство спирта. Для снижения расхода теплоты здесь необходимо внедрение ферментативного гидролиза при подготовке крахмала, содержащего сырье к сбраживанию.

Блок 8

1. Что такое энергетические отходы? Назовите их типы и виды.

Общие энергетические отходы - это энергетический потенциал всех материальных потоков на выходе из теплотехнологического агрегата (аппарата) и все потери энергии в агрегате.

Общие энергетические отходы подразделяются на три потока:

1. неизбежные потери энергии в технологическом аппарате;

2. энергетические отходы внутреннего использования, - которые возвращаются обратно в агрегат за счет регенерации или рециркуляции;

3. энергетические отходы внешнего использования, - которые используются в других агрегатах.

2. Что такое ВЭР? Приведите классификацию ВЭР.

Под вторичными энергоресурсами понимают энергетический потенциал отходов продукции, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в теплотехнологических агрегатах (установках), который может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других агрегатов или в самом аппарате.

Энергетические отходы, которые возвращаются обратно на вход в технологический агрегат, называются ВЭР внутреннего использования, а ВЭР, утилизируемые в других установках - внешнего использования. Сам технологический агрегат, который является источником энергетических отходов, называется источником ВЭР.

Все ВЭР подразделяют на три основные группы:

Горючие (топливные) ВЭР - химическая энергия отходов от огнетехнического оборудования. Это горючие газы плавильных печей, вагранок и т.д., горючие отходы процессов химической и нефтехимической промышленности, горючие отходы черной и цветной металлургии, газовой промышленности. Источником горючих ВЭР являются также лесная и деревообрабатывающая промышленность.

Тепловые ВЭР - физическая теплота отходящих дымовых газов и тепловых отходов от теплотехнологических аппаратов в виде теплоты горючей воды, пара, паровоздушной смеси, тепла конденсата пара и т.д.

ВЭР избыточного давления - энергия газов, жидкостей, пара, покидающие агрегаты с избыточным давлением (Р>Pam), которое необходимо снижать при выбросе в атмосферу. Все виды ВЭР в зависимости от их свойств могут использоваться потребителем как в виде топлива или для выработки теплоты, холода, электроэнергии и механической работы посредством специализированных утилизационных установок.

3. Как рассчитать общий и возможный выход ВЭР?

Общий объем выхода ВЭР :

где Qвых - количество теплоты, которым обладают ВЭР на входе в утилизационный аппарат, (кДж/ч); Q - количество теплоты, которую можно утилизировать.

Возможный выход ВЭР - возможное (максимальное) количество энергии, которое экономически целесообразно можно использовать в утилизационных установках.

где tвx, tвых - температура ВЭР на входе и выходе утилизационной установки, °C, to - температура окружающей среды.

4. Как оценить экономию топлива за счет использования тепловых или горючих ВЭР?

Удельный выход для горючих ВЭР определяется формулой:

Для тепловых ВЭР:

Использование ВЭР ставит конечной задачей достижение экономии первичного топлива и сокращение затрат на приобретение топлива.

При использовании тепловых ВЭР экономия топлива определяется:

где 0,0342 - коэффициент эквивалентного перевода 1 ГДж в т.у.т.; Qф - фактическое использование тепловых ВЭР (ГДж/год); ?зам - КПД замещаемой энергетической установки, с показателями которой сравнивается эффективность утилизационной установки работы теплоэнергетического агрегата - источника ВЭР. Как правило, в качестве замещаемой установки рассматривается промышленная котельная или ТЭЦ.

5. Какие источники и виды тепловых ВЭР имеются в промышленности Республики Башкортостан?

Наибольшим валовым потенциалом по тепловой и электрической энергии обладает гелиоэнергетика (617,14 млрд ГДж/год), затем ветроэнергетика (23,26 млрд ГДж/год) и твердое биотопливо и гидроэнергетика (0,101 и 0,067 млрд ГДж/год). Распределение технического потенциала данных ВИЭ имеет отличную картину: гелиоэнергетика занимает первое место по производству электрической и тепловой энергии, далее наибольшим техническим потенциалом обладает гидроэнергетика и ветроэнергетика для выработки электрической энергии.

Огромные ресурсы энергосбережения имеются в газовой промышленности. Одним из самых энергоемких направлений в газовой промышленности является магистральный транспорт газа.

6. Какую роль играют теплообменные аппараты в энергосбережении?

Теплообменные аппараты -- устройства, в которых осуществляется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. По принципу действия теплообменные аппараты (теплообменники) разделяются на рекуперативные, регенеративные и смесительные.

Создание эффективных компактных теплообменных устройств может обеспечить энергосбережение, экономию топлива, материалов, затрат труда.

Большую роль в решении этой задачи должно сыграть внедрение новых методов интенсификации теплообмена при проектировании и производстве теплообменного оборудования. Теплообменные аппараты - это одна из важных, металлоемких составных частей всех энергетических установок. Они очень широко используются в энергетике, на химических производствах, в нефтеперерабатывающей, металлургической, пищевой промышленности, многих других отраслях. К примеру, в нефтехимических производствах общая масса теплообменного оборудования составляет около 40% от суммарной массы всего технологического оборудования. Опыт исследования, производства, эксплуатации различных теплообменных устройств показал, что применение методов интенсификация теплообмена приводит к снижению габаритов и металлоемкости этих устройств в полтора -два и более раз (по сравнению с аналогичными устройствами), а также существенно уменьшает процессы засоряемости и солеотложений в их элементах. Что значительно снижает затраты эксплуатации, увеличивает срок службы, повышает надежность теплообменников.

7. Назовите основные типы теплообменных аппаратов для утилизации теплоты низкотемпературных и высокотемпературных ВЭР.

К высокотемпературным ВЭР в промышленности относят дымовые газы с температурой выше 600 ?С, которые покидают рабочее пространство огнетехнических агрегатов и поэтому уносят с собой значительное количество тепла.

Наиболее эффективными утилизационными установками для использования ВЭР высокотемпературных дымовых газов с t > 600 °С являются котлы-утилизаторы, а также водяные экономайзеры для нагрева питательной воды котлов и воздухоподогреватели для нагрева дутьевого воздуха, использующие дымовые газы среднего потенциала с температурой 500 - 600°С. Котлы-утилизаторы обеспечивают большую экономию топлива за счет генерирования энергетического или технологического пара, а также нагрева сетевой воды для теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Для утилизации теплоты низкотемпературных ВЭР применяются теплообменники контактного типа, в которых обеспечивается использование всей теплоты ВЭР, в том числе и теплоты парообразования, если теплоносителем является газ. Особенно экономичны и удобны такие теплообменники для установок при тепловлажностной обработке приточного воздуха в системах вентиляции.

Конструкции контактных теплообменников очень разнообразны и выбираются в зависимости от производительности и назначения.

Наиболее целесообразно в системах утилизации низкопотенциальных тепловых ВЭР применять теплообменники на тепловых трубах, которые обладают рядом уникальных свойств. Возможности применения теплообменников на тепловых трубах определяются их технико-экономическими показателями стоимостью.

8. Назовите основные тепловые ВЭР текстильной промышленности.

К основным видам тепловых ВЭР текстильной промышленности относятся теплота конденсата глухого пара, теплота паровоздушной смеси, теплота сбросных растворов.

1. Конденсат глухого пара как вид ВЭР получается при работе машин для обработки материала в жидкости, сушильных машин, машин для влажно-тепловой обработки материала.

2. Источником отработавшей паровоздушной смеси являются сушильные машины и машины для влажно-тепловой обработки материала. Удельный вес теплопотребления на процессы сушки в текстильной промышленности достигает 30 %, при этом количество тепла, выбрасываемого из сушильного оборудования с паровоздушной смесью составляет 50 ч - 70% от подведенного тепла. Поэтому утилизация теплоты отработанной паровоздушной смеси играет важную роль в экономии топливно-энергетических ресурсов в текстильной промышленности.

3. Одним из наиболее крупных потребителей тепла в текстильной промышленности является отделочное производство. Горячие сбросные растворы являются видом тепловых ВЭР от машин для обработки материала в жидкости. Так, например, для получения 1кг ткани затрачивается от 5 до 10 кг пара и от 50 до 200 л горячей воды. Около 80% подведенной теплоты теряется с отработанной сбросной водой.

9. Объясните принцип работы компрессионного теплового насоса и тепловой трубы.

Тепловая труба (ТТ)- устройство обладающее очень высокой эффективностью передачи теплоты. Принцип работы - на внутренней стенке трубы укрепляется фитиль, выполненный из тонкой сетки.

Труба заполняется небольшим количеством теплоносителя (рабочая жидкость), откачивается воздух и плотно закрывается. Один конец трубы нагревается, что вызывает испарение жидкости и движение пара к холодному концу трубы. Здесь пар конденсируется и возвращается к горячему концу трубы под воздействием капиллярных сил. Чем больше теплота парообразования рабочего теплоносителя, тем больший тепловой поток может передавать тепловая труба даже при малой разности температур на концах трубы. В ТТ различают три участника: зону подвода тепла, или участок испарения, зону переноса тепла (адиабатный участок), зону отвода тепла (участок конденсации).

10. Приведите примеры использования тепловых ВЭР.

Тепловые ВЭР могут использоваться как непосредственно в виде теплоты, так и для раздельной или комбинированной выработки теплоты, холода, электроэнергии в утилизационных установках.

11. Назовите основные схемы использования конденсата пара.

Теплота конденсата пара, как правило, используется для нагрева воды, используемой на технологические нужды или для горячего водоснабжения. При этом в теплоутилизационной схеме применяются секционные или кожухотрубчатые теплообменники. Конденсат как более чистый теплоноситель подается в межтрубное пространство, а нагреваемая вода в полости труб трубного пучка.

12. Какие виды теплообменников используются в системах утилизации ВЭР?

Для утилизации этих ВЭР широко используются разнообразные теплообменники рекуперативного и регенеративного типа, использование которых позволяет повысить КПД агрегатов на 15 - 20%, увеличить температуру горения и сэкономить топливо.

13. Назовите основные трудности при утилизации теплоты сбросных растворов и паровоздушной смеси.

Наличие механических примесей, агрессивная среда и низкий температурный потенциал сбросных растворов предъявляет высокие требования к теплообменной аппаратуре.

14. Какие факторы влияют на выбор типа теплообменного аппарата для утилизации ВЭР?

При выборе типа теплообменника можно руководствоваться следующими рекомендациями.

1. При обмене теплотой двух жидкостей или двух газов целесообразно выбрать секционные (элементные) теплообменники; если из-за большой поверхности теплообменника конструкция получается громоздкой, можно принять к установке многоходовой кожухотрубчатый теплообменник.

2. При подогреве жидкости паром рекомендуются многоходовые по трубному пространству кожухотрубчатые аппараты с подачей пара в межтрубное пространство.

3. Для химически агрессивных сред и при небольших тепловых производительностях экономически целесообразны рубашечные, оросительные и погружные теплообменники.

4. Если условия теплообмена по обе стороны теплопередающей поверхности резко различны (газ и жидкость), должны быть рекомендованы трубчатые ребристые или плавниковые теплообменники.

5. Для передвижных и транспортных тепловых установок, авиационных двигателей и криогенных систем, где при высокой эффективности процесса необходимы компактность и малая масса, находят широкое применение пластинчатые ребристые и штампованные теплообменники.

6. Во всех случаях необходимо стремиться выбирать наиболее простые по конструкции и наиболее дешевые по материалам теплообменники. К усложненным аппаратам (с плавающей камерой, с сильфонным компенсатором, спиральным), а также с латунными или медными трубами следует прибегать лишь в случае обоснованной необходимости.

Требования к рекуперативным теплообменным аппаратам: технологичность изготовления, эффективность достижения благоприятных тепловых и гидравлических режимов, эксплуатационные качества, компактность и металлоемкость.

15. Назовите основные теплотехнические установки - источники теплоты сбросных растворов и паровоздушной смеси.

Источником отработавшей паровоздушной смеси являются сушильные машины и машины для влажно-тепловой обработки материала. Горячие сбросные растворы являются видом тепловых ВЭР от машин для обработки материала в жидкости.

16. Назовите основные преимущества и недостатки обогрева жидкости «глухим» и «острым» паром.

В тех случаях, когда допустимо смешение нагреваемой среды с паровым конденсатом, широко используется нагревание острым паром, который вводится в нагреваемую жидкость через перфорированную трубу или сопловой смешивающий диффузор (барботаж). Преимуществом таких смесительных аппаратов является простота конструкции и высокая интенсивность теплообмена.

Для отработавшего воздуха сушильных машин характерны сравнительно высокая температура 90-150 °С, низкий коэффициент теплоотдачи 20-40 Вт/м2·град, низкая плотность, наличие примесей, загрязняющих поверхности теплообмена, малые удельные плотности тепловых потоков. Совокупность этих показателей требует использования для утилизации тепла паровоздушной смеси громоздких теплообменников, применение сменных фильтров, создания специальной вентиляционной системы для концентрации тепловых потоков.

Особенностью использования теплоты паровоздушной смеси является то, что при ее охлаждении ниже точки росы начинается конденсация, а это приводит к коррозии теплообменников. Перечисленные причины затрудняют использование теплоты паровоздушной смеси.

17. Назовите основные преимущества и недостатки смесительных теплообменных аппаратов. Какова область их применения?

В тех случаях, когда допустимо смешение нагреваемой среды с паровым конденсатом, широко используется нагревание острым паром, который вводится в нагреваемую жидкость через перфорированную трубу или сопловой смешивающий диффузор (барботаж). Преимуществом таких смесительных аппаратов является простота конструкции и высокая интенсивность теплообмена. Главным недостатком смесительных теплообменников является контакт теплоносителей. Может применяться комбинация газ-жидкость, когда газ барботируется через жидкость. Такая комбинация позволяет более эффективно утилизировать тепловые ВЭР, применяя схемы с промежуточным теплоносителем.

18. Назовите основные преимущества и недостатки регенеративных теплообменных аппаратов.

Теплообменники регенеративного типа имеют следующие недостатки: не обеспечивают постоянную температуру подогреваемого теплоносителя (воздуха); на время переключения клапанов прекращается питание агрегата теплом; потери тепла через дымовую трубу; смешение теплоносителей из-за неплотностей; большие размеры и масса регенераторов. Однако, несмотря на недостатки регенеративные теплообменники широко используются на высокотемпературных агрегатах, так как они могут работать при высокой температуре дымовых газов (1300 - 1500?С).

Блок 9

1. Определите понятия «энергетический менеджмент» и «специалист по энергетическому менеджменту».

Энергетический менеджмент - методологическая наука с практическим инструментарием для осуществления процесса управления использованием энергии, т. е. планирования, организации (внедрения), мотивации, контроля оптимального использования всех видов и форм энергии при целесообразном удовлетворении потребностей человека (организации) и минимальном отрицательном влиянии на окружающую среду.

Специалист по энергетическому менеджменту - человек, выполняющий управленческие функции для достижения целей энергетического менеджмента как подцелей миссии менеджмента в данной организации. Чтобы организовать эффективное и щадящее по отношению к окружающей среде потребление энергии, нужны систематические и основательные знания для триединых действий в области технологии, организации и поведения.

Специалисты по энергетическому менеджменту должны обладать определенным мировоззрением и широким спектром социальных, психологических, экономических и технических знаний. Эти специалисты необходимы на всех уровнях управления во всех организациях.

2. Перечислите цели энергетического менеджмента различны для разных иерархических уровней.

Цели энергетического менеджмента различны но своему содержанию для организаций разных иерархических уровней :

- на межгосударственном уровне - сохранение и рациональное использование мировых запасов энергетических ресурсов, поиск новых источников и форм энергии, поддержание и сохранение окружающей среды (Sustainable Development) для следующих поколений;

- на государственном (национальном) уровне - энергетическая независимость и безопасность, а также для стран СНГ - переход от энергозатратной к энергоэффективной экономике;

- на отраслевом уровне (энергетика, строительство и т.д.) - энергоэффективное и экологически безопасное функционирование отрасли в рамках национальной экономики;

- на уровне области, города - минимум затрат энсргоресурсов для обеспечения рациональных комфортных инфраструктур, качества жизни населения при соблюдении экологических норм;

- на уровне отдельной фирмы, предприятия - достижение минимальной энергетической составляющей в себестоимости продукции и обеспечение конкурентоспособности продукции но энергетическим и экологическим характеристикам на внутреннем и мировом рынках;

- на уровне семьи - минимальный счет за потребление энергии при обеспечении комфортных условий жизни.

На каждом из этих уровней предусматриваются свои концепция и технология (методики, средства, способы) энергосбережения.

3. Каковы функции субъектов энергетического менеджмента верхнего уровня?

1. Законотворческая и правовая деятельность - определяющее звено энергоменеджмента, регламентирующее все его остальные функции. Правовые основы исполнения функций энергетического менеджмента закреплены Законом «Об энергосбережении».

2. Поиск источников и распределение финансирования. Залог успеха этой функции, с одной стороны, заключается в оптимально обоснованном соотношении источников финансирования и в формировании их наилучшей внутренней структуры за счет экономической политики, с другой стороны - в обоснованном с учетом приоритетов распределении финансирования на задачи программы «Энергосбережение».

3. Энергоаудит национальной экономики имеет целью, во-первых, оценку потенциала энергосбережения, его структуры для учета при планировании развития экономики и для разработки энергосберегающей политики, а во-вторых - оценку результатов энергетического менеджмента для ее коррекции.

4. Выработка и координация реализации национальной политики энергосбережения, т.

е. концепции, методик и средств для различных уровней, в том числе политики экономической, технической, социальной, научных изысканий, образования, международного сотрудничества.

5. Надзор, экспертиза и контроль - функция, регламентируемая законодательством и обеспечивающая работу системы энергосбережения; охватывает всю технологию энергоиспользования во всех отраслях экономики и социально-интеллектуальной сфере. Значительный эффект даст экспертиза конструкторско-проектных решений.

6. Организация приоритетных энергосберегающих проектов (объявления тендеров до стимулирования их выполнения) и эффективнной системы консалтинга, аудиторских фирм. Это позволяет активизировать энергосбережение, прежде всего на предприятиях, способствует распространению и внедрению наиболее передовых энергосберегающих технологий и оборудования. Одновременно данная функция пользуется как косвенный инструмент для регулирующих воздействие на нижние уровни энергоменеджмента.

4. Дайте определение понятию «энергетический баланс». Какие их виды Вы знаете?

Энергетический баланс является основным инструментом энергетического менеджмента и наиболее полной характеристикой энергетического хозяйства предприятия. Важное значение его состоит в том, что он отражает достоверное количественное соответствие между потребностью и приходом ТЭР на данный момент или период времени.

Изучение энергетических балансов дает возможность установить фактическое состояние использования энергии как на отдельных участках производства, так и по предприятию в целом, выявить резервы экономии энергии.

Отчетные балансы отражают фактические показатели производства и потребления энергии и топлива в истекшем периоде и фактический качественный уровень их использования.

Плановые балансы являются основной формой планирования энергопотребления и энергопользования на предстоящий период.

Аналитические балансы отражают глубину и характер использования подводимых энергоносителей. Они служат основой для оценки энергетической эффективности рассматриваемых процессов, а их показателями являются энергетические коэффициенты полезного действия, определяемые по формуле:

где Эпол - полезная энергия; Эподв, - суммарное подведенное к объекту количество энергии; Эвн - энергия, выделяющаяся внутри данного объекта в результате проведения технологического процесса.

Если полученные в результате осуществления технологического процесса вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) используются вне его, то коэффициент полезного действия:

Оптимальным энергетическим балансам является такой вариант его, при котором объем планируемого выпуска продукции осуществляется с минимальными затратами энергии.

Для более достоверной оценки эффективности энергоиспользования сложных систем, включающих электрическую энергию, топливо и тепловую энергию различных параметров, используют эксергетический баланс, с помощью которого определяется работоспособность (эксергия) технологических и энергетических установок.

5. Какие задачи решают при проведении энергетических аудитов предприятий?

При выполнении энергетических обследований и аудитов предприятий решаются следующие задачи:

* анализ фактического состояния и эффективности энергоиспользования, выявление причин потерь энергии, их классификация и оценка;

* определение рациональных размеров энергопотребления в производственных процессах и установках;

* определение оптимальных направлений, способов и размеров использования первичных и вторичных энергоресурсов;

* оценка резервов сбережения энергии, т.е. энергосберегающей потенциала с помощью матриц ЭСМТ;

* улучшение режимов работы технологического и энергетического оборудования;

* разработка или уточнение норм расхода ТЭР на производство продукции;

* организация или совершенствование систем учета и контроля расхода энергии;

* решение вопросов по установлению нового оборудования и совершенствованию технологических процессов.

6. Какова разница между понятиями «энергообследование» и «энергоаудит»?

Используя термин - «энергообследование», как правило, имеют в виду проведение обследования силами самого предприятия.

Термин «энергоаудит» применяют, если процедура проводится внешними организациями с информационно-технической помощью персонала самого предприятия.

7. Какие виды энергоаудитов Вы знаете?

При аудитах, носящих периодический или разовый характер, производится разработка или корректировка матриц ЭСМТ, на основекоторых составляются планы по энергосбережению, контролируется эффективность энергоиспользования.

8. Из каких этапов состоит энергообследование промышленного предприятия?

Энергообследование включает четыре этапа. На этапе предварительного энергообследования (ПЭО) собирается имеющаяся информация об объемах потребления ТЭР, которая дополняется осмотром предприятия и результатами самых простых замеров. Широко используются заранее составленные типовые опросники. На следующем этапе выполняется детальное энергообследование (ДЭО) предприятия.

Третий этап энергообследования включает анализ результатов ДЭО и разработку рекомендаций по энергосбережению, их экономическую оценку (низко-, средне- и высокозатратные), оценку по времени реализации (кратко-, средне- и долгосрочные), корректировку матриц ЭСМТ, установление приоритетов мер по энергосбережению.

На четвертом этапе энергообследования производятся подготовка итогового отчета и плана мер по энергосбережению, представление их руководителям предприятия, обучение, инструктаж персонала предприятия, оказание ему консультационной помощи по реализации плана.

9. Чем оснащаются передвижные лаборатории специализированных организаций, проводящих энергообследование?

- электронными анализаторами горения и дымовых газов для проверки и оперативной настройки котлов, газовых турбин, горелок, для контроля выбросов оксидов углерода, азота и серы;

- анализаторами электропотребления, измеряющими и запоминающими параметры потребления трехфазных и однофазных приемников электроэнергии: токи и напряжения во всех фазах, активную и полную мощность, коэффициент мощности и потребленную энергию;

- цифровыми контактными и инфракрасными бесконтактными тер- микроманометрами с трубками Пито и анемометрами, измеряющими скорости воздушного потока;

- цифровыми люксметрами, определяющими уровни освещенности в зданиях и сооружениях;

- электронными анализаторами качества питательной воды котлов, измеряющими рН среды, проводимость и количество растворенных солей, содержание кислорода и температуру;

- детекторами конденсата отводчиков и трубопроводов, проверяющими исправность их и запорной арматуры, определяющими утечки в паро-, газо- и воздухопроводах;

- другими современными измерителями - накопителями данных.

10. Какое оборудование является наиболее важным при обследовании: система сжатого воздуха, водоснабжения, котельных, печей, бойлеров, зданий.

1. Система сжатого воздуха. Объектами изучения являются компрессорные системы, системы распределения воздуха и регулирования давления, давление у потребителя, присутствие в воздухе конденсата, наличие утечек, система охлаждения. Энергосберегающие мероприятия включают в себя устранение утечек воздуха, его осушку, установку систем регулирования давления, секционирование компрессоров, межсту-пенчатое охлаждение, ограничение расхода охлаждающей воды, применение экономичных компрессоров.

2. Водоснабжение. Обследуются насосные установки, электропривод насосов, режимы работы насосов, утечки и непроизводительные потери воды. Снижение потерь обеспечивается устранением утечек воды, уменьшением потерь энергии на транспортирование воды по трубопроводным системам, модернизацией электроприводов насосов.

3. Котельные установки. При обследовании измеряются режимные параметры (давление, состав дымовых газов в различных точках тракта, температура воды и воздуха, параметры пара, температура наружных поверхностей по всему тракту котельной установки). Производится анализ КПД установки, состояния теплоизоляции, потерь тепла излучением, с дымовыми газами и проточной водой. Оценивается общий тепловой баланс, уровень выбросов в атмосферу, присос воздуха по тракту. Сбережению энергии способствует теплоизоляция наружных поверхностей установки, установка автоматических регуляторов, уплотнение клапанов и тракта, утилизация тепла дымовых газов и продувочной воды, модернизация нагнетательных устройств.

4. Печи. Производится измерение режимных параметров печи, определяются состав, давление и температура дымовых газов в топках и тракте печи, температура наружных поверхностей, расход и температура охлаждающей воды, характеристики электропривода нагнетательных устройств. В электрических печах определению подлежат их электрические параметры (нагрузка, мощность). Сбережению энергии способствует теплоизоляция наружных поверхностей печи, установка автоматических регуляторов, уплотнение заслонок и клапанов, утилизация тепла дымовых газов и воды, предварительный подогрев шихты за счет утилизируемого тепла, установка регенераторов, модернизация нагнетательных устройств и т.п.

5. Бойлеры и теплообменники. Измеряются входная и выходная температура теплоносителей, их расход и перепады давления, температура наружных поверхностей аппарата, оцениваются потери тепла, определяется КПД, производится анализ теплоизоляции. Уменьшение потерь энергии обеспечивается изоляцией трубопроводов и наружных поверхностей, очисткой теплообменных поверхностей.

6.Здания. Обследуются качество изоляции стен, уплотнение дверных и оконных проемов, системы водоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования, освещение.

Рекомендуемые меры по энергосбережению -- дополнительная изоляция стен и перекрытий, вакуумное остекление, установка регулирующих устройств, модернизация систем отопления и водоснабжения.

11. Что представляет собой матрица энергосберегающих мероприятий и технологий?

Для чего она применяется?

Матрицы ЭСМТ - один из важных и удобных инструментов специалиста, осуществляющего энергетический менеджмент. Они ориентированы на универсализацию и автоматизацию его функций в системе интегрированной автоматизированной системы управления энергосбережением.

В процессе аудита (обследования) рекомендуется использовать матрицы (таблицы) типовых ЭСМТ, разработанные предварительно экспертами по энергосбережению. Это отвечает автоматизации процесса аудита. Матрицы ЭСМТ составляются для всех уровней иерархии системы энергосбережения, как для предприятий-поставщиков, так и для предприятий -- потребителей энергии. ЭСМТ в матрицах классифицированы по ряду признаков, что облегчает анализ отдельных ЭСМТ, оценку их технической осуществимости реализации, экономической и социально-экологической целесообразности.

Применяется для объективной оценки величины технического потенциала энергосбережения.

12. Перечислите основные причины, вызывающие потери электроэнергии на промышленных предприятиях.

Общие потери на промпредприятиях составляют до 20% от электроэнергии, потребляемой промышленными электроприемниками. В сетях электроснабжения предприятия потери электроэнергии не превышают 10- 15% от общих потерь, остальная часть теряется в технологических установках и агрегатах.

13. Какие бывают типы инвестиционных проектов?

Типы инвестиционных проектов. Планирование капиталовложений (в том числе и на развитие энергетических источников) представляет собой процесс принятия долгосрочных решений относительно возможных вариантов инвестирования средств. В принципе, имеются два типа решений о долгосрочных инвестициях.

1. Решения на дополнительное приобретение, предусматривающие приобретение новых активов или расширение уже существующих. Они включают в себя:

* капитальные вложения в имущество, станки и оборудование, а также другие виды активов;

* вовлечение ресурсов в оборот в форме разработки новой продукции, проведения исследований рынка, компьютеризации рабочих мест, рефинансирования долгосрочных пассивов и т. п.

2. Решения на обновление, предусматривающие замену устаревших средств производства на новые (например, замену станка устаревшей модели на высокотехнологичную модель).

14. Приведите классификацию проектных решений.

15. Что такое бизнес-план проекта?

Бизнес-план проекта -- документ, представляющего проект для привлечения заемных средств на его реализацию. Бизнес-план содержит подробную и всестороннюю информацию о проекте и ориентирован на конкретного потенциального инвестора - кредитора, собственника, частного вкладчика.

16. Дайте определение проектных рисков.

Проектный риск определяется как опасность, возможность убытка или ущерба.

...