4.5. Энергетические балансы технологических операций (агрегатов)

Первичным энергетическим балансом в системе энергетических ба­лансов промышленного предприятия является энергетический баланс тех­нологической операции, осуществляемой в определенном агрегате. Энер­гетический баланс операций является энергетическим балансом aipcraTa. Энергетический баланс может быть представлен в виде таблиц, диаграмм или в аналитическом виде (рис. 4.1,4.2).

Эа=Э_с + Э_и + Э_В1р, (4.1)

где Э_а, Э_с, Э_и, Э_в(р - соответственно подведенная, полезная и потерян­ная энергия, а также энергия ВЭР.

Wu.Nu

					WB3
We					P
					Nb3 *
Nc				P
			Wa.Na

Рис 4.1. Схема энергетического баланса

100% - Энергия, подведенная из сети.

50% - расход энергии на разворот маховых колес.

30% - погори энергии на холостой ход двигателя с маховиком.

20% - расход энергии на полезную работу.

г

40*^о/

Рис. 4.2. Энергетический баланс пресса

Энергетический баланс агрегата (приемника, преобразователя, генера­тора энергии), осуществляющего технологическую операцию, состоит из двух частей:

1. приходной, показывающей всю энергию, вводимую в агрегат, одним или несколькими энергоносителями (физическая теплота материальных компонентов технологических процессов и теплота экзотермических реакций);

2. расходной, отражающей полезную энергию, потери энергии по элемен­там и вторичные эпсргоресурсы.

Под полезной энергией понимается часть подведенной к установке энергии, непосредственно затраченной на основной (механический, терми­ческий. химический) и сопутствующие ему процессы. Полезной энергией считается:

• количество энергии, отпущенной потребителям из систем преобра­зования, хранения, переработки или транспорта энергии и топлива.

• количество энергии, соответствующее работе в конце кинематиче­ской цепи (силовых, стационарных или мобильных установок);

• теоретический расход энергии, необходимый для протекания элек­трохимических процессов; плавки; испарение металла и проведе­ние эндотермических реакций в термических процессах.

• количество теплоты, израсходованной на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение (без потерь от недоиспользования теплоно­сителя);

• количество энергии, соответствующее световому потоку ламп в ос­вещении.

Все энергетические потери в агрегате можно разделить на четыре группы по причинам, их вызывающим, и по зависимости от режима рабо­ты агрегата.

1. Потери рассеяния, независящие от нагрузки, постоянные, или по­тери холостого хода. Их величина зависит, главным образом, от эксплуатационного состояния оборудования.

2. Потерн рассеяния, зависящие от нагрузки агрегата (нагрев машины,

нагрузочные потери во вращающихся механизмах и т.д.). Зависи­мость их от нагрузки агрегата может быть линейной или криволи­нейной.

3. Потери от неполноты использования энергии введенных в агрегат энергоносителей вследствие физических особенностей процесса и несовершенства оборудования. Величина этих потерь зависит от расхода энергоносителя. К ним относятся потери с уходящими га­зами технологических печей и паровых котлов, с охлаждающей водой паровых турбин, отработавшим паром молотов и прессов. Зависимость их от нагрузки - линейная.

4. Потери, связанные с дополнительными расходами энергии при ра­боте афегатов в зонах малой нагрузки и перегрузки. Зависимость их от нагрузки криволинейная, вогнутая.

Потерн 2-й, 3-й и 4-н групп являются переменными потерями и зави­сят от нагрузки агрегата, от технологических параметров производствен­ного процесса, от состояния агрегата, степени использования энергии в Данном процессе, качества эксплуатационного обслуживания. Потери этих групп могут быть снижены в процессе эксплуатации.

При работе агрегата с постоянной нагрузкой уравнение баланса энер­гии может быть заменено уравнением баланса мощности:

N_a=N_e+N_u+N_Mp, (4.2)

где N_a ,N N_u ,N в>р ^— соответственно подведенная, полезная мощность, потери мощности, возможная мощность ВЭР (для агрегатов с выходом ВЭР).

Энергетические балансы составляются по электрической и тепловой энергии.

В балансах электроустановок потери электроэнергии для удобства анализа целесообразно группировать по месту их возникновения с подраз­делением на постоянную и переменную составляющие.

При всем мног ообразии электроустановок, в них могут быть выделе­ны два основных элемента: рабочая машина (аппарат); преобразователь электрической энергии в энергию постоянного или переменного тока или механическую энергию (двигатели различных механизмов).

В сокращенном виде уравнение электрического баланса установки можно представить в следующем виде:

W^We+W^+Wup (4.3)

где W_a,W_c - подведенная и полезная энергии; W_lla,W_up- потери энер­гии в преобразователе установки (в двигателе, индивидуальном трансфор­маторе, выпрямителе) и в рабочей машине или аппарате.

Схема теплового баланса любого топливо- и теплопотребляющего процесса (агрегата), приемника, генератора может быть представлена в общем виде уравнением:

0_а=0_С+(}и1+ QU2+ Qu3+ QU4 (4.4)

где Q_e - полезно использованная в технологическом процессе теплота (нагрев, испарение, расплавление и другие эндотермические и физико- химические превращения материальных компонентов, участвующих в данном технологическом процессе или отпускаемых из агрегата теплоно­сителей - пар, горячая вода); Q_u| - потери теплоты с уходящими теплоно­сителями, уходящими газами, воздухом из котлов и сушилок, неиспользо­ванным конденсатом из тенлообменных аппаратов, с отработанным паром молотов; Q_u? - потери теплоты с утечками теплоносителя; Q_u? - потерн теплоты от неполноты использования потенциальной энерг ии теплоноси- I еля (неполноты сгорания); Q_u4 потери теплоты в окружающую среду.

Тепловой баланс и отдельные его статьи могут быть представлены в долях от подведенной энергии:

I=qe+q_ui+q_u2+qu3+qu4 (4.5)

qi=Q,/Q_a

За балансом, в долях от Q_a приводят теплоту, участвующую в цикле (горячий воздух в котельных и печных установках, вторичный пар в вы­парных установках) и теплоту, приходящую извне с технологическими продуктами.

Приходная часть теплового баланса Q_;, в общем виде включает:

• Энергию, вводимую в агрегат теплоносителем Q,;

• Энергию внутренних источников (в результате физических и хими­ческих реакций, теплота растворимых веществ, теплота от превра­щения механической энергии в тепловую) Q_BHi

Qa= Qr+ Qbh (4-6)