Шпаргалка по энергетическим системам

1.Теплоэнергетические системы

Современные крупные заводы энергоёмких отраслей промышленности состоят из значительного  числа различных технологических  и энергетических установок, образующих совместно производственный комплекс.

Теплоэнергетической системой промышленного предприятия (ТЭС ПП) называют систему, объединяющую на предприятии все источники  различных энергоресурсов (ЭР), включая  технологические агрегаты, а также  всех потребителей ЭР. Задачей рационального  построения ТЭС ПП является организация  оптимального распределения и использования  различных ЭР. При этом необходимо учитывать реальные (вплоть до часовых) графики и режимы работы всех агрегатов, как генерирующих, так и потребляющих ЭР в любой отрезок времени  для обеспечения надёжной и экономичной  работы, как отдельных агрегатов, так и предприятия в целом, определение характера и мощности необходимых резервных источников ЭР.

От  совершенства построения ТЭС ПП зависит  народнохозяйственная эффективность  использования энергоресурсов на заводе и размеры их потерь; а также  потребность предприятия во внешних  ЭР, в капиталовложениях; влияние  предприятия на окружающую среду  и др.

К энергоресурсам, охватываемым ТЭС ПП, относятся все их виды, имеющиеся  на предприятиях, в том числе: водяной  пар различных параметров от разных источников и горячая вода; горючие  газы - доменный, коксовый, конвертерный, нефтеперерабатывающих агрегатов, ферросплавных электропечей; физическая теплота отходящих газов различных  технологических агрегатов, а также  остывающей продукции; теплота охлаждения конструктивных элементов технологических  агрегатов; теплота расплавленных  шлаков; горючие нетранспортабельные  отходы производства; избыточное давление различных газов и жидкостей; сжатый воздух для технологических  процессов и производственных нужд; кислород технический (содержание О2 99,5%) и технологический (О2 95%), газообразный и жидкий.

Абсолютный  и относительный (сравнительный) вывод  из потребления перечисленных видов  ЭР могут сильно различаться на различных  предприятиях, так же, как и реальные графики их выходов и потреблений. Поэтому, для правильного построения и организации эксплуатации ТЭС  ПП необходимо знать энергетические характеристики технологических агрегатов, а так же основы соответствующих  технологических процессов.

Существует  ряд путей экономии топлива на предприятиях: применение энергосберегающей  технологии и энергетического совершенствования  технологических агрегатов и  процессов. Их внедрение при том  же эффекте в 3-4 раза дешевле, чем  разработка новых нефтяных и газовых  месторождений: повышение КПД (снижение удельных расходов топлива) энергетических установок и агрегатов, как генерирующих, так и потребляющих различные  энергоресурсы, например, КПД котлов, турбин, компрессоров, кислородных  установок, оборудования утилизационных установок; оптимальное, с народнохозяйственной точки зрения, построение ТЭС ПП.

Оптимизация построения ТЭС ПП необходима для  решения следующих задач:

-обеспечение  бесперебойного снабжения потребителей  всеми видами энергоресурсов  нужных параметров в любой  отрезок времени;

-максимальное  и наиболее эффективное использование  всех внутренних энергоресурсов, определение оптимального направления  их использования;

-обеспечение  балансирования приходов и расходов  энергоресурсов в любой отрезок  времени с учётом реальных  графиков работы производственных  агрегатов с целью снижения, а  в пределе и исключения потерь  различных энергоресурсов из-за  дебалансов. Есть заводы, на которых  потери доменного газа из-за  дебалансов достигают более 10%;

-наиболее  экономичное резервирование источников  энергоресурсов по предприятию;

-оптимальный выбор энергоносителей для тех или иных производств, в частности, оптимальное распределение различных видов топлива по потребителям в зависимости от его пирометрических и других характеристик;

-возможность  комплексной оптимизации, как  энергохозяйства предприятий в  целом, так и отдельных установок  по типам и параметрам;

-выявление  наиболее вероятных и длительных  режимов работы тех или иных  установок и агрегатов, что  важно для правильного выбора  их типоразмеров, режимных характеристик  и др.;

-определение  наиболее экономичных и эффективных  связей ТЭС ПП с другими  предприятиями и установками,  а также общими условиями энергоснабжения  района.

Правильно построенная ТЭС ПП является, кроме  того, базой для оптимального построения топливно-энергетического баланса  региона. Сейчас общепризнано, что любую  оптимизацию сложных комплексов необходимо вести на основе системного подхода.

По  существу, пока нет полноценного критерия степени совершенства (рациональности) построения ТЭС ПП. Какая-либо ТЭС  ПП может не иметь прямых потерь по всем энергоресурсам, но быть далеко не оптимальной с народнохозяйственной точки зрения, т.к., например, расходует  высококачественное дефицитное горючее  или высокотемпературную теплоту  для покрытия потребностей в низкотемпературной теплоте.

2.Энергетические  балансы промышленных предприятий

Энергетический  баланс представляет собой комплексную  характеристику расходов теплоты, энергии, пара, потерь конденсата и их покрытия в определённых условиях эксплуатации системы энергоснабжения промышленного  предприятия.

Основными элементами энергетического баланса  являются расходные и приходные  части. Расходная часть характеризует  энергопотребление при определённых условиях, приходная часть - покрытие потребностей предприятия в энергии.

Энергетические  балансы промышленных предприятий  делятся на топливно-энергетические и пароконденсатные; полные и частичные. Полные составляются для выбора оптимального варианта энергоснабжения предприятия  в целом, частичные - при решении  отдельных вопросов энергоснабжения  промышленного предприятия. Топливно-энергетические балансы промышленных предприятий  характеризуют потребление и  производство различных видов энергии.

При применении на промышленных предприятиях, в качестве теплоносителя, водяного пара важную роль в оценке использования  энергии играют пароконденсатные балансы. Их задачей является определение  пароконденсатных условий потребления  и транспорта пара, что даёт возможность  составить чёткую и полную картину  использования пара и возвращения  конденсата на ПП. Следовательно, составление  пароконденсатного баланса промышленного  предприятия является обязательным при контроле и наладке его  системы пароснабжения.

Под оптимальной структурой топливно-энергетического  баланса промышленного предприятия  понимают такую структуру использования  различных видов топлива и  энергии отдельными категориями  потребителей и предприятием в целом, при которой общая сумма затрат на энергоресурсы и их использование  на производство заданного планом объёма продукции была бы минимальной при  строгом соблюдении ограничений  по ресурсам различных видов топлива  и энергии.

Выбор оптимальной структуры топливно-энергетического  баланса промышленного предприятия  требует большого объёма информации о технико-экономических показателях  производства продукции при использовании  различных видов энергетических ресурсов, о возможности их взаимозаменяемости, межцеховых связей по использованию  топлива, ограниченности одних и  обязанности полного использования  других энергетических ресурсов и т.д. Обычные методы решения задач  оптимизации топливно-энергетического  баланса предприятия путём перебора вариантов оказываются непригодными, так как требуют большого количества операций. Поэтому, в настоящее время  разработаны новые методы планирования топливно-энергетического баланса  промышленного предприятия - методы математического моделирования. Их сущность заключается в составлении  экономико-математической модели - системы  уравнений и неравенств, описывающих  структуру топливно-энергетического  баланса предприятия в количественных индексах. Задача линейного программирования включает три пункта: цель, возможные  способы достижения цели и объёмы производства продукции, ресурсы топлива  и энергии.

При решении задачи оптимизации топливно-энергетического  баланса промышленного предприятия  необходимо предусматривать возможность  выбора способов достижения цели. Однако, если заданной цели нельзя добиться более  чем одним способом, то решать задачу нет смысла. При этом надо рассматривать  только те категории потребителей, для которых можно использовать два или более технологических  способа применения энергоресурсов, то есть имеется возможность полной или частичной взаимозаменяемости различных видов энергоресурсов. При составлении топливно-энергетических балансов промышленных предприятий  огромное значение играет точность исходной информации.

Согласно  литературным данным, для составления  экономико-математической модели топливно-энергетического  баланса промышленного предприятия  необходимо иметь следующее:

а)план производства различных видов продукции;

б)данные по возможным технологическим способам производства каждого вида продукции;

в)технико-экономические  показатели по каждому технологическому способу;

г)данные о возможных ресурсах различных  видов топлива и энергии, которые  могут быть использованы для производства продукции.

Для каждого технологического способа  надо определить удельные расходы энергетических ресурсов. После их определения находят  сумму денежных затрат на топливо  и энергию в объёме заданного  вида продукции.

Составить пароконденсатный баланс установки  потребления пара или предприятия  в целом - значит определить количество поступающего потребителям пара и количество возвращаемого от них конденсата. Эту задачу можно выполнить либо по отдельным цехам и предприятию  в целом, рассматривая при этом общее  количество поступающего пара и возвращаемого  конденсата, либо по каждому потребителю  отдельно с последующим суммированием  по цехам и предприятию в целом.

 

3. Системы теплоснабжения. Теплоснабжение — система обеспечения теплом зданий и сооружений, предназначенного для обеспечения теплового комфорта для находящихся в них людей или для возможности выполнения технологических норм. Система теплоснабжения состоит из следующих функциональных частей:

А) источник производства тепловой энергии (котельная, ТЭЦ);

Б) транспортирующие устройства тепловой энергии к помещениям (тепловые сети);

В) теплопотребляющие приборы, которые  передают тепловую энергию потребителю (радиаторы отопления, калориферы).

По месту выработки  теплоты системы теплоснабжения делятся на:

-централизованные (источник производства тепловой энергии работает на теплоснабжение группы зданий и связан транспортными устройствами с приборами потребления тепла);

- местные (потребитель и источник  теплоснабжения находятся в одном  помещении или в непосредственной  близости).

По роду теплоносителя в системе:

- водяные;

- паровые.

По способу подключения системы отопления к системе теплоснабжения:

- зависимые (теплоноситель, нагреваемый в теплогенераторе и транспортируемый по тепловым сетям, поступает непосредственно в теплопотребляющие приборы);

- независимые (теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, в теплообменнике нагревает теплоноситель, циркулирующий в системе отопления).

По способу присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения:

- закрытая (вода на горячее водоснабжение забирается из водопровода и нагревается в теплообменнике сетевой водой);

- открытая (вода на горячее водоснабжение забирается непосредственно из тепловой сети).

 

4.Клссификация потребителей тепла. Потребителями тепла системы теплоснабжения являются:

- теплоиспользующие санитарно-технические  системы зданий (системы отопления,  вентиляции, кондиционирования воздуха,  горячего водоснабжения);

- технологические установки.

По режиму потребления тепла в течение года различают две группы потребителей:

- сезонные, нуждающиеся в тепле  только в холодный период года (например, системы отопления);

- круглогодичные, нуждающиеся в  тепле весь год (системы горячего  водоснабжения).

К первой группе относятся системы  отопления, вентиляции и кондиционирования  воздуха, ко второй — системы горячего водоснабжения и технологические  установки. Если для систем кондиционирования  воздуха искусственный холод  в теплый период года вырабатывается на основе использования тепловой энергии  абсорбционным или эжекторным методами, то такие системы входят во вторую группу. 

Потребителей, получающих тепло от централизованной системы теплоснабжения, называют абонентами этой системы, а  расходуемое абонентами тепло —  тепловой нагрузкой источника тепла.  

В зависимости от соотношения и  режимов отдельных видов тепло-потребления  различают три характерные группы абонентов: жилые здания, общественные здания, промышленные здания и сооружения. В последнюю группу входят также  сельскохозяйственные производственные здания и комплексы. Для жилых  зданий характерны сезонные расходы  тепла на отопление и вентиляцию и круглогодовой расход тепла  на горячее водоснабжение. В жилых  зданиях не устраивают специальной  приточной вентиляции — свежий воздух поступает в помещения через  форточки окон и неплотности в  наружных ограждениях. Подогрев вентиляционного  воздуха в этом случае возлагается  на систему отопления. Для большинства  общественных зданий основное значение имеют сезонные расходы тепла на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха. У промышленных абонентов, в том числе и сельскохозяйственного направления, обычно имеются все виды теплопотребления, количественное соотношение между которыми определяется видом основного производства. Некоторые общественно-коммунальные предприятия, такие, как бани, прачечные и т. п., по характеру теплопотребления следует рассматривать как производственные объекты.