Минобрнауки россии

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Московский государственный индустриальный университет

Кафедра промышленной теплоэнергетики

О.Ю. Усанова

Технологические энергоносители предприятий

Курс лекций для специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика»

МОСКВА 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Вводная лекция по дисциплине 1. Энергоносители. Виды, классификация и характеристика. 2. Графики нагрузок по энергоносителям. Способы выравнивания неравномерности графиков. 3. Система воздухоснабжения промышленных предприятий. 3.1. Применение сжатого воздуха. 3.2. Требования к качеству сжатого воздуха. 3.3. Очистка сжатого воздуха 3.4. Технология производства сжатого воздуха. 3.4.1. Получение и распределение сжатого воздуха. 3.4.2. Поршневые компрессорные установки. 3.4.3. Технология получения сжатого воздуха с помощью центробежных компрессоров 3.5. Обслуживание компрессорной установки 3.6. Потребление сжатого воздуха на промышленных предприятиях. Тип, характер и разветвленность воздушных сетей предприятия. 3.7. Гидравлический расчет воздухопроводов 3.8. Анализ систем воздухоснабжения предприятий 3.8. Комплекс необходимых мероприятий по модернизации системы снабжения сжатым воздухом. 4. Системы технического водоснабжения промышленных предприятий 4.1. Назначение СТВПП 4.2. Выбор источника водоснабжения. 4.3. Водопроводные системы предприятий 4.4. Классификация систем водоснабжения 4.5. Схемы систем производственного водоснабжения 4.6. Загрязнение технологической воды. 4.7. Гигиенические критерии качества восстановленной воды при ее использовании в системах технического водоснабжения 4.8. Состав систем технического водоснабжения промышленного предприятия. 4.9. Прямоточные системы водоснабжения и их характеристики. 4.10. Характеристики и особенности СТВС ПП с повторным использованием воды. 4.11. Оборотная схема технического водоснабжения 4.12. Бессточные системы технического водоснабжения. 4.13. Характеристики основных сооружений СТВСПП. 4.13.1. Водозаборные сооружения. 4.13.2. Насосные станции. 4.13.3. Очистные сооружения. 4.13.4. Охлаждающие устройства, трубопроводы и арматура 4.13.5. Расчет систем водоснабжения. 5. Газоснабжение промышленных предприятий 5.1. Назначение газоснабжения 5.2. Горючие газы, их назначение и классификация. 5.3. Режимы потребления газа 5.4. Расчетные часовые расходы газа 5.5. Типы газопроводов 5.6. Получение промышленного газа из твердого и жидкого топлива 5.7. Транспортировка газа потребителю. Устройство газопроводов низкого и среднего давления

Вводная лекция по дисциплине

«Технологические энергоносители предприятий»

Преподаватель: Усанова Ольга Юрьевна, к.т.н., доцент кафедры промышленной теплоэнергетики (37) ГОУ МГИУ.

Цель изучения дисциплины состоит в освоении принципов, структуры и функционирования систем производства и распределения энергоносителей и отличительных особенностей их основных элементов: станций и установок по производству сжатого воздуха, холода, продуктов разделения воздуха, систем водо- и топливоснабжения, вопросов эксплуатации оборудования на различных промышленных предприятиях.

Значение и задачи энергетического хозяйства.

Любой технологический процесс требует определенного расхода топлива, электрической и тепловой энергии, поэтому промышленные предприятия являются крупнейшими потребителями различных видов топлива и энергии. В промышленности расходуется примерно половина всего топлива и две трети энергии. В качестве топлива предприятия используют уголь, кокс, мазут, дрова и древесные отходы, природный газ, диоксид углерода (например, для сварочного производства). С развитием научно-технического прогресса и ростом производства потребление энергии систематически растет. Растет и доля затрат на энергоресурсы. Доля энергозатрат в себестоимости продукции доходит до 40–45%.

За XX век количество энергии, затрачиваемое на единицу промышленной продукции в развитых странах мира, возросло в 10–12 раз. В связи с этим повышается роль энергетического хозяйства в обеспечении бесперебойного функционирования производственного процесса, повышается его значение с целью снижения издержек производства и повышения уровня рентабельности промышленных предприятий.

Энергетическое хозяйство промышленного предприятия – это совокупность энергетических установок и вспомогательных устройств с целью обеспечения бесперебойного снабжения предприятия различными видами энергии и энергоносителей, таких, как натуральное топливо (газ, мазут и др.), электрический ток, сжатый воздух, горячая вода, конденсат.

К основным видам промышленной энергии относятся: тепловая и химическая энергия топлива, тепловая энергия пара и горячей воды, механическая энергия и электроэнергия.

Основными задачами энергетического хозяйства являются надежное и бесперебойное обеспечение предприятия всеми видами энергии установленных параметров при минимальных затратах.

Энергообеспечение предприятия имеет специфические особенности, обусловленные особенностями производства и потребления энергии:

- производство энергии, как правило, должно осуществляться в момент потребления;

- энергия должна доставляться на рабочие места бесперебойно и в необходимом количестве. Перебои в снабжении энергией вызывают прекращение процесса производства, нарушение технологии;

- энергия потребляется неравномерно в течение суток и года. Это вызвано природными условиями (летние и зимние периоды, день, ночь) и организацией производства;

- мощность установок по производству энергии должна обеспечивать максимум потребления.

По характеру использования энергия бывает: технологической, двигательной (силовой), отопительной, осветительной и санитарно-вентиляционной. Для промышленных предприятий наибольшее значение имеет потребление энергии на двигательные и технологические цели. В качестве двигательной силы технологического и подъемно-транспортного оборудования используются главным образом электроэнергия и в небольшом количестве пар и сжатый воздух.

Различные виды энергии и энергоносителей применяются на всех стадиях технологии производства изделия. При этом единство и взаимообусловленность технологии и энергетики – наиболее характерная черта большинства производственных процессов промышленного предприятия. В число потребителей электроэнергии необходимо отнести и такие участки производства, как слаботочные средства связи: телефоны, радио, диспетчерская связь.

Структура и функции энергетического хозяйства.

Энергообеспечение большинства промышленных предприятий построено на централизованной системе, когда они получают энергоносители со стороны: электроэнергию – от энергетической системы (через заводскую понизительную подстанцию) или от заводской электростанции, связанной с энергетической системой; пар – по тепловой сети районной энергетической системы при заводской теплоцентрали; газ – из сети дальнего газоснабжения природным газом.

Потребляемые предприятием энергоресурсы могут производиться, и на самом предприятии: электроэнергия – на заводской электрической станции, пар и горячая вода – в котельных, генераторный газ – на газогенераторной станции.

Распространен и комбинированный вариант обеспечения энергоресурсами, когда часть энергии покрывается за счет ее обеспечения от собственных установок, а часть – централизованно. Наиболее экономичной формой энергоснабжения крупных промышленных предприятий является включение заводской ТЭЦ в энерготехническую систему. В таком случае в часы, когда предприятию требуется дополнительное количество энергии, оно забирает ее из энергосистемы. Это избавляет изолированные заводские электростанции от необходимости иметь дополнительные мощности для обеспечения максимальной нагрузки в часы пик, когда же падает потребность в электроэнергии, такая станция может отдавать избыточную электроэнергию в энергосистему.

Энергетическое хозяйство предприятия выполняет следующие функции:

- обеспечение предприятия всеми видами энергии;

- наблюдение за строгим выполнением правил эксплуатации энергетического оборудования;

- организация и проведение ремонтных работ;

- организация рационального использования и выявления резервов по экономии топлива и энергии;

- разработка и осуществление мероприятий по реконструкции и развитию энергетического хозяйства предприятия.

Состав и размеры энергетического хозяйства предприятия зависят от характера и масштабов производства, применяемых технологических процессов, особенностей энергоснабжения.

Объекты энергохозяйства и характеристика цехов предприятия представлены на рис. 1, табл. 1.

Рис. 1. Примерная организационная структура управления энергохозяйством промышленного предприятия

Энергетическое хозяйство предприятия подразделяют на две части: общезаводскую и цеховую. Общезаводскую часть образуют генерирующие, преобразовательные установки и общезаводские сети. К цеховой части энергохозяйства относятся первичные энергоприемники, цеховые преобразовательные установки и внутрицеховые распределительные сети.

Общезаводская часть энергохозяйства объединяет ряд цехов: электросиловой (или электростанция), теплосиловой, газовый, электромеханический, слаботочный.

Таблица 1.

Характеристика энергетических цехов предприятия

Наименование цеха	Выполняемые функции	Примерный состав цеха
Электросиловой	Электроснабжение предприятия на напряжении у рабочих мест	Понизительные подстанции Мотор-генераторные установки зарядных станций Электродвигатели высокого напряжения (для генераторов высокой частоты) Трансформаторные установки (печные трансформаторы дуговых печей)
Теплосиловой	Обеспечение предприятия паром, горячей водой, сжатым воздухом Получение промышленной воды	Заводские котельные Тепловая сеть завода Компрессорные установки и воздушная сеть завода Система водоснабжения Мазутоперекачивающие установки
Газовый	Снабжение предприятия газом из сети газоснабжения Обеспечение работы газогенераторной станции предприятия Снабжение предприятия кислородом и ацетиленом	Газовые вводы или газогенераторная станция предприятия Кислородная станция Газовые сети
Электромеханический	Капитальный ремонт электрооборудования и электроаппаратуры предприятия и изготовление в случае необходимости отдельных видов нового оборудования	Дефектовочная группа Обмоточная мастерская с сушильно-пропиточным отделением Слесарно-механическое и сборочное отделения
Слаботочный	Телефонная и радиосвязь Эксплуатация аккумуляторных установок	АТС, коммутаторные установки, передающие, приемные установки Зарядные станции, аккумуляторное хозяйство электрокарного парка и др.

Большое влияние на состав и размеры энергетического хозяйства оказывает энергетика района. Районные ТЭЦ освобождают промышленные предприятия от необходимости производить энергию, обеспечивая их более дешевой электро- и теплоэнергией. В этом случае на предприятии создаются только трансформаторные подстанции.

Актуальность данного курса подтверждается необходимостью эффективного решения задач выбора рациональных с точки зрения технико-экономических показателей схем производства и распределения сжатого воздуха, холода, продуктов разделения воздуха, технической воды, расчета потребности в энергоносителях, составления и анализа схем и входящих в их состав оборудования на расчетных и нерасчетных режимах, прогнозирования и совершенствования этих систем и их элементов в связи с необходимостью рационального энергопотребления на промышленном предприятии с учетом максимального использования ВЭР. Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных в курсах «Теоретические основы теплотехники» (разделы «Техническая термодинамика» и «Тепломассообмен»), «Нагнетатели и тепловые двигатели».

Общие методические указания

Дисциплина «Технологические энергоносители предприятия» является базовой для изучения прикладных теплотехнических дисциплин.

При изучении дисциплины рекомендуется руководствовать­ся программой курса и методическими указаниями к ней, самостоятельно овладеть теорией по учебникам и методическим пособиям.

Ниже приводится список литературы, который включает в себя ос­новные учебники, справочные таблицы, которые содержат краткие теоретические осно­вы, необходимые для решения контрольных работ, примеры решения задач, пояснения к решению контрольных задач и ответы на контрольные вопросы.

Таблицы необходимы для нахождения параметров технически важных газов (воздуха, азота, углекислого газа и др.) а также воды и водяно­го пара.

Перед выполнением практических заданий рекомендуется прослушать об­зорные лекции по основным разделам курса, которые читаются в период эк­заменационных сессий. В это же время студенты выполняют практические задания под руководством преподавателя. Цель их - более глубокое усвоение теоретического материала и приобретение практических навыков в проведении эксперимента.

Требования, предъявляемые на экзамене по дисциплине - знание теории и понимание физической сущности рассматриваемых в курсе вопросов, а также умение применить теоретические знания к решению практических задач.