Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет»

Пинч-технологии для решения проблем энергосбережения

Информационно-аналитический материал для слушателей курсов

повышения квалификации «Проведение энергетических обследований

с целью повышения энергетической эффективности и энергосбережения»

Омск – 2010

Лектор: Январев Игорь Анатольевич, к. т. н., доц. каф. «Теплоэнергетика»

Тел. 8-913-611-76-21 e-mail: iayanvarev@mail.ru

Введение

События на энергетическом рынке, включая дерегулирование, увеличение цен на нефть и газ, а также влияние парниковых газов, образуемых при сгорании топлива, вновь привлекают внимание к управлению энергией.

В настоящее время снижение отходов одна из самых больших проблем, стоящих перед перерабатывающими отраслями промышленности. Сточные воды, которые являются самыми большими отходами, требуют наиболее пристального внимания для идентификации и создания лучших водных систем для многократного использования.

Пинч-анализ – математический метод, нашедший применение в промышленности более 20 лет назад, позволяет улучшать эффективное использование энергии, воды и сырья (водород), сократить потоки, направляемые на очистку и соответствующие затраты в различных отраслях промышленности, включая нефтепереработку.

За время его использования метод получил значительное развитие и стал предпочтительным для определения экономически эффективных способов наибольшего извлечения тепла и уменьшения спроса на внешние его источники (пар и охлаждающая вода). Он применим для определения экономии энергии как для самого процесса производства, так и для систем его обслуживания. Достижение экономии во многом зависит от задач, предусматриваемых проектом.

Наиболее подходящее время для применения пинч-анализа – период модернизации производства, во время которого можно помочь снижению объема необходимых капиталовложений и преодолеть ограничения в работе благодаря перерасчету проекта. Однако следует отметить, что усовершенствование энергетической эффективности требует некоторых инвестиций. И в этом случае пинч-анализ может быть специально направлен на максимизацию возврата капиталовложений. Пинч-анализ позволяет оценивать все идеи нового проекта одновременно и избегать «двойного счета», а также возможных противоречий.

Важной частью пинч-анализа является установление минимального потребления энергии (воды или водорода). Для обработки и анализа большого количества данных, вовлеченных в пинч-анализ, требуется использование специализированного прогpаммного обеспечения, например программы HYSYS.

В различных отраслях промышленности экономия потребления достигает существенных цифр:

– энергии – от 1 до 35 %;

– воды – от 25 до 40 %;

– водорода – до 20 % (только для нефтепереработки).

Концепции пинч-технологии

Пинч-технология (или пинч-анализ) является надежным, структури-рованным подходом для решения широкого ряда проблем, связанных с повышением эффективности основного технологического процесса и вспомогательных систем обслуживания. Принимая во внимание, что стоимость использования товара-продукта (энергия, вода, водород) есть функция его количества и качества, анализируются предложение и спрос (источники и сливы) энергии (энергетический пинч). Во всех случаях основным принципом является достижение соответствия между индивидуальным спросом на продукт и подходящими поставками. Это соответствие зависит от требуемого количества и предлагаемого качества продукта. Для тепла качеством является его температура, а для воды и водорода – чистота и давление. Максимизируя соответствие между поставками и спросом, минимизируется объем требуемых покупки продуктов.

Например, энергетический пинч определяет минимальную стоимость получения пригодного тепла, а также проекты, которые позволяют достичь этих целей на практике (или приблизиться к ним). Он служит пользователю ориентиром в проектировании системы теплообменников для достижения минимального потребления тепла.

Неэффективное перемещение продуктовых ресурсов означает, что оптимальное решение не может быть достигнуто. Фактически количество неэффективных перемещений равно расточительному использованию приобретаемых товаров-продуктов.

В начале любого проекта рассчитывается минимальное теоретическое требование выгоды в отдельном процессе для полного использования энергии, а также для специфических энергоисточников (пар высокого, низкого и среднего давления, охлаждающая вода и т.д.). Это позволяет оптимизировать не только общий спрос на энергию, но также эффективно ее поставлять процессу. Затем возможно применение методов анализа к целому ряду процессов, объединенных посредством вспомогательной системы общезаводского обслуживания. Поскольку пинч-анализ высоко структурированный метод, он приводит к оценке всех практических и выбранных усовершенствований, как для отдельных процессов, так и их комбинаций. Затем предложения собираются в, так называемой, дорожной карте стратегических инвестиций, которая детализирует размеры экономии, капиталовложений и снижения эмиссии. Но более существенно то, что метод позволяет определять совместимость проектов друг с другом и с имеющейся системой энергоснабжения.