ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ

ЭНЕРГОНОСИТЕЛИ

ПРЕДПРИЯТИЙ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

2013

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра теплотехники и теплоэнергетики

Технологические энергоносители предприятий

Учебное пособие

Санкт-Петербург

2013

УДК 620.9

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭНЕРГОНОСИТЕЛИ ПРЕДПРИЯТИЙ

Учебное пособие /Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» Сост. : Н.А. Лобастов. СПб, 2013,110 с.

Изложены материалы по курсу «Технологические энергоносители предприятий» в объеме требований ООП, вопросы к зачету и экзамену, библиографический список литературы, которая необходима для выполнения курсового проекта и дополнительного самостоятельного изучения отдельных разделов курса. Предназначен для специалистов 140104 - промышленная теплоэнергетика, 140106 – энергообеспечение.

Табл.32.Ил.11. Библиогр.:15

Научный редактор проф. Лебедев В.А.

©Национальный минерально-сырьевой

университет «Горный», 2013г.

Курс «Технологические энергоносители предприятий» дает студенту необходимые знания по проектированию и эксплуатации систем производства и распределения энергоносителей на современном промышленном предприятии.

Половина потребляемого промышленностью топлива и более трети электроэнергии преобразуется на специальных станциях и установках в энергетический потенциал разнообразных энергоносителей, используемых в технологическом комплексе предприятия; остальная часть топлива и электроэнергии используется в технологическом комплексе непосредственно.

Энергоносители, которые используются в настоящее время или могут быть использованы в перспективе, принято называть энергоресурсами, которые делятся на основные или первичные и вторичные (ВЭР).

К основным энергоресурсам относятся:

- твердое топливо (угли, сланцы, торф);

- жидкое топливо (нефть и её производные – стабилизационная нефть, мазут, соляровое масло, раздельное топливо, керосин и др.);

- газообразное топливо (природный газ, попутный газ, газ газоконденсатных месторождений, искусственные горючие газы);

- водяной пар различных параметров;

- горячая вода;

- холодная вода;

- воздух;

- продукты разделения воздуха (азот, кислород);

- хладоагент и хладоноситель;

- водород.

Основной целью функционирования СЭО ПП является обеспечение потребностей технологического комплекса энергией строго определенного качества и с заданным уровнем надежности с помощью набора различных энергоносителей.

Энергетические станции и установки СТЭС ПП, производя несколько видов энергоносителей или производя один, а потребляя другие энергоносители, связывают подсистемы друг с другом и оказывают влияние на режимы и показатели работы каждой из них. Связи между подсистемами возникают и через те технологические аппараты и установки, которые потребляют энергоносители из одних подсистем, а произведенные за счет ВЭР в утилизационных установках иные энергоносители направляют к их потребителям через другие подсистемы.

Система энергообеспечения любого предприятия определяется характером его производства, а также энергетическими и режимными характеристиками входящих в него технологических агрегатов и производств. Энергетическая эффективность и экономичность данного технологического производства зависит от многих предприятий, особенно энергоемких, от совершенства СЭО ПП. Так как при этом существуют обратные взаимодействия, оптимизацию СЭО ПП и технологии производства надо вести совместно.

Для промышленных предприятий могут быть целесообразными следующие показатели энергетического совершенства СЭО ПП:

- обеспеченность бесперебойного снабжения основных потребителей энергоресурсами требующихся видов и параметров;

- минимальное потребление на единицу готовой продукции топлива и электроэнергии со стороны с учетом ценности топлива, потребляемого предприятием;

- степень и эффективность использования внутренних энергоресурсов, в частности низкопотенциальных; - минимум или даже отсутствие потерь энергоресурсов из-за различных дебалансов и наиболее эффективное использование имеющихся энергоресурсов;

- минимум капитальных затрат на СЭО ПП;

- минимальное загрязнение окружающей среды;

- минимум приведенных затрат.

Под вторичными энергоресурсами понимают энергетические ресурсы, получаемые в виде побочных продуктов основного производства.

Генерация, транспортировка и распределение между потребителями энергоносителей осуществляется системами энергообеспечения предприятий представлена на рис.1. Схема дает представление о содержании дисциплины, последовательности изучения разделов, тем и связи между разделами.

СЭО – это единый взаимосвязанный технически и экономически комплекс разнообразных подсистем, каждая из которых включает в свой состав:

энергетический источник, который первичную природную энергию преобразует в энергетический потенциал энергоносителей, направляемых к потребителям для преобразования и использования их полезной энергии. Энергетическими источниками являются и утилизационные установки (УУ), преобразующие в энергетический потенциал энергоносителей вторичные энергетические ресурсы (ВЭР), а также насосные, компрессорные и другие энергетические станции, которые полезную энергию одних энергоносителей преобразуют в энергетический потенциал других;

- приемно-транспортирующее звено [трансформаторные подстанции (ТП), газорегуляторные пункты (ГРП), центральные тепловые пункты (ЦТП) и т.п.], служащее для приема, учета, трансформации и аккумуляции энергоносителей, поступающих в СЭО от энергетических источников всероссийских (ЕЭС, «Газпром») и региональных («Водоканал», «Топливно-энергетический комплекс» др.) акционерных обществ;

Рис. 1. Система энергообеспечения промышленного предприятия:

э – электросеть; п – паропровод; т.в – водопровод технической воды; г.в – водяная тепловая сеть; г – газопровод; п.в – водопровод питьевой воды; в – воздухопровод; в.эр – подвод вторичных энергоресурсов; к – кислородопровод; ВРС – воздухораспределительная станция

- транспортное звено (трубопроводы, электрические сети и др.), обеспечивающие доставку энергоносителей к потребителям;

- энергопотребляющие установки и приборы, в которых энергия, подведенная энергоносителями, преобразуется в полезную энергию, необходимую потребителям.

В состав СЭО промышленных предприятий (СЭО ПП) в качестве подсистем обязательно входят системы: тепло-, газо-, водо- и электроснабжения. На предприятиях отдельных отраслей к ним добавляются системы: воздухо- и холодоснабжения, обеспечения продуктами разделения воздуха и др.

Оптимальное научно-обоснованное построение СЭО ПП имеет большое значение для энергетических и экологических показателей работы предприятий.

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте современные масштабы и перспективы

производства и потребления технологических энергоносителей промышленными предприятиями.

2. Перечислите основные энергоносители предприятий.

3. Дайте классификацию и назовите элементы системы энергообеспечения промышленного предприятия (СЭО ПП)

. 4. Назовите основные задачи функционирования СЭО ПП. 5. Приведите основные показатели энергетического совершенства СЭО ПП.

Раздел 1. Система воздухоснабжения

1. Схемы воздухоснабжения

2. 1. Основные потребители сжатого воздуха на

промпредприятии

Система воздухоснабжения (рис. 1.1) промышленного предприятия предназначена для обеспечения промышленных потребителей сжатым воздухом требуемых параметров в соответствии с заданным расходом и графиком потребления. Она включает в себя компрессорные и воздуходувные станции, трубопроводный и баллонный транспорт для подачи сжатого воздуха к потребит6елям, воздухосборники-ресиверы и распределительные устройства сжатого воздуха самого потребителя.

Рис. 1.1. Схема системы снабжения потребителей сжатым воздухом:а – компрессорная станция І с поршневыми компрессорами; б – компрессорная станция ІІ с турбокомпрессорами; ІІІ, ІV – коммуникации; 1- поршневой компрессор; 2 – турбокомпрессор; 3, 4, 5 – потребители сжатого воздуха от турбокомпрессоров; 6, 7, 8 – потребители сжатого воздуха от поршневых компресссоров; 9 – устройства влаго- и маслоотделения; 10 – устройства осушки воздуха; 11 – ресиверы; 12 – дожимающие компрессоры у индивидуальных потребителей

В зависимости от необходимого потребителям расхода воздуха и его давления станции оборудуются центробежными компрессорами с избыточным давлением сжатого воздуха 0,35 – 0,9 МПа и единичной производительностью 250 – 7000 м³/мин или поршневыми соответственно с давлением 3 – 20 МПа и 100 м³/мин.

Коммуникации сжатого воздуха имеют радиальные и кольцевые участки. Последние применяют при компактном расположении потребителей, а также при повышенных требованиях к надежности обеспечения сжатым воздухом.

Сжатый воздух на промышленных предприятиях используется по двум основным направлениям: технологическому (выплавка стали и чугуна в металлургии, химические и биохимические реакторы, сушильные установки, установки сухого измельчения, пневматические осадочные машины, сепараторы для угля и т. п.) и силовому, как носитель пневматической энергии (привод различных машин и механизмов в машиностроении, горнодобывающей промышленности, кузнечном и других производствах, системы пневматики приборов автоматического регулирования).

Наиболее развитым воздушным хозяйством обладают предприятия металлургии, где основными потребителями сжатого воздуха являются мартеновские цехи, прокатные цехи, доменное производство, ремонтно-восстановительные участки.

На производство сжатого воздуха затрачивается около 5% общего расхода электроэнергии на металлургических заводах и до 30% на машиностроительных предприятиях и в горнодобывающей промышленности. При использовании электрического привода компрессоров удельный расход энергии на производство 1000 м³ сжатого воздуха составляет от 80 до 140 кВт·ч (в зависимости от давления сжатого воздуха, типа компрессорных машин, условий охлаждения и т. д.). При паровом приводе компрессоров удельный расход условного топлива на производство 1000 м³ сжатого воздуха составляет 17 – 20 кг.