WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 

«ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ _ УДК 612.461.2 Ульев Л.М., Шумакова О.А., Варбанов П.С., Шпилька В.Н. УВЕЛИЧЕНИЕ МОЩНОСТИ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛОТЫ В ...»

ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

_________________________________________________________________________________

УДК 612.461.2

Ульев Л.М., Шумакова О.А., Варбанов П.С., Шпилька В.Н.

УВЕЛИЧЕНИЕ МОЩНОСТИ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛОТЫ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА

КАРБАМИДА

В условиях роста стоимости энергии производственные предприятия постоянно ищут более разумные

и рациональные пути использования уже имеющихся в их распоряжении энергетических ресурсов. Одним из таких путей является утилизация тепла. Под влиянием топливного кризиса начала 1970-х годов предприятия с большим уровнем энергопотребления стали заниматься оценкой общего энергетического баланса и изыскивать потенциальные возможности экономии энергии.

Ежегодные затраты на оплату энергии для крупного химического или нефтеперерабатывающего завода могут превышать 100 млн. евро. При осуществлении инвестиций в модернизацию (включая систему управления энергопотреблением), по самой осторожной оценке, экономия энергии может составить 10 % при сроке окупаемости затрат менее трех лет [1].

Повышение эффективности использования энергии – обычно наиболее дешевый, быстрый и экологически безопасный способ справиться с энергетическими потребностями во всем мире. Повышенная эффективность использования энергии снижает потребность в инвестировании в новые ее источники. Таким образом, решения по повышению эффективности использования энергии будут приносить прибыль, и они будут и в дальнейшем окупать себя на протяжении всего срока эксплуатации за счет уменьшения расходов на энергоснабжение.

Системный подход к управлению энергопотреблением в промышленности сможет помочь в принятии верного решения и осуществлении инвестиций. Кроме того, методы анализа, позволяющие определить конкретные места размещения и оптимизировать характеристики оборудования для утилизации тепла, в настоящее время настолько хорошо разработаны, что нет причин их не использовать.

Пинч-анализ является основным способом определения мест технологического процесса производства, в которых можно минимизировать уровень энергопотребления. Использование этого метода позволяет снизить удельное энергопотребление на 30–50 % и значительно снизить капитальные затраты при создании новых предприятий [2].

Выбрать наиболее приемлемый для предприятия способ утилизации тепла не так просто. При проведении различных химических технологических процессов имеется ряд потоков, подлежащих нагреву, и ряд – охлаждению. Необходимо обеспечить максимальную степень утилизации тепла, чтобы сэкономить энергию и уменьшить размеры систем вспомогательного обеспечения.

В процессе производства карбамида имеется 14 потоков энергии различного типа (табл. 1). Наличие способа, позволяющего рассчитать и правильно организовать процесс теплообмена между этими потоками, является ключевым моментом в деле энергосбережения. Втаблице 1 представлены основные параметры технологического процесса: начальная и конечная температуры (TS и TT, С), теплота парообразования (r, кДж /кг), потоковая теплоемкость (CP, кВт/К) и нагрузка на поток (H, кВт).

В работе [3, 4], в результате исследования технологической схемы и построения сеточной диаграммы существующего процесса была рассчитана тепловая мощность рекуперативных теплообменных аппаратов, которая составила 1118,9 кВт.

С помощью программного обеспечения, входящего в состав пакета PINCH 2.02, которое базируется на основных принципах и правилах пинч-анализа [4], построим составные кривые для технологических потоков, представленных в табл. 1. Расположение кривых должно быть таким, чтобы интервал перекрытия между ними составлял рассчитанную величину рекуперации мощности.





Составные кривые существующей установки процесса производства карбамида отображены на рис. 1.

На рисунке 1 видно, что при Тmin = 74 oC мощность рекуперации QRec = 1118,9 кВт. Для того чтобы нагреть холодные потоки нужно подвести тепловую энергию, равную 8219,1 кВт (QHmin), соответственно для охлаждения горячих потоков отвести тепловую энергию, равную 64697 кВт (QCmin). Для этого предприятие тратит каждый год 5434900 долл. США, из них 3041100 долл. США на горячие утилиты и 2393800 долл. США на холодные утилиты.

Чтобы оптимально интегрировать процесс производства грануляции, выясним наиболее важные экономически показатели, которые влияют на приведенную стоимость выполненного проекта.

Во-первых, внедрение проекта предприятие несет капитальные вложения, которые связаны, прежде всего, с закупкой оборудования и его монтажом.

Інтегровані технології та енергозбереження 3’2015 21

ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

_________________________________________________________________________________

Таблица 1 – Система потоков для анализа энергопотребления процесса производства карбамида

–  –  –

где Ат – стоимость установки одного теплообменного аппарата, Ат = 20000 долл. США; Вт – коэффициент, эквивалентный стоимости 1 м2 площади поверхности теплообмена, Вт = 2000 долл. США; S – площадь поверхности теплообмена; с – коэффициент, отражающий нелинейную зависимость стоимости теплообменника от величины его поверхности, с = 0,87.

Во-вторых, необходимо учесть затраты на энергию.

Стоимость горячих утилит, использованных в процессе, примем равной 370 долл. США за 1 кВт год, с учетом того, что в году 8000 рабочих часов. Стоимость холодных утилит принимаем на порядок меньшей, то есть 0,1 стоимости горячих утилит, что дает значения 37,0 долл. США за 1 кВт год.

–  –  –

Расчет дисконтированных величин стоимостей проекта позволяет определить значение оптимальной разности температур между теплоносителями в будущей системе рекуперации тепловой, а также рассчитываю минимальные затраты на проектирование (рис. 2).

–  –  –

Анализ области локализации Tmin показывает нам, что при выборе величины Тmin = 10 oC теплообменная система существующего процесса будет работать в экономически оптимальном режиме, минимальные затраты на проектирования составят 3427000 долл. США.

Сдвинутые технологические потоки интегрированного процесса при Tmin = 10 oC представлены на рис. 3.

На рисунке 3 видно, что при Тmin = 10 oC мощность рекуперации QRec = 7526,46 кВт. Для того чтобы нагреть холодные потоки нужно подвести тепловую энергию, равную 1232,7 кВт (QHmin), соответственно для охлаждения горячих потоков отвести тепловую энергию, равную 2591400 кВт (QCmin). Для этого предприятие тратит каждый год 2591400 долл. США, из них 456080 долл. США на горячие утилиты и 2135300 долл. США на холодные утилиты.

Наглядно энергосберегающий потенциал процесса приведен в таблице 2.

Эффективность работы интегрированного процесса производства гранулированного карбамида оценивается не только чисто экономическими показателями. К факторам эффективности необходимо отнести такие показатели как влияние производства на окружающую среду [8], т.е. экологический фактор, факторы надежности и технологической безопасности, простоту контроля технологических линий и управления процессами, а также гибкость используемого способа производства по отношению к внешним и внутренним возмущающим воздействиям.

Інтегровані технології та енергозбереження 3’2015 23

ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

_________________________________________________________________________________

–  –  –

Выводы и перспективы дальнейшего развития данного направления. При обследовании процесса производства карбамида до поступления на грануляцию были выявленные существенные недостатки существующей теплообменной системы, которые приводят к увеличению энергопотребления. Так как стоимость на энергоносители с каждым годом возрастает, а их количество на земле уменьшается, то возникла необходимость сокращать потребление энергоносителей и увеличить мощность рекуперации теплоты. Теплоэнергетическая интеграция процесса позволит снизить энергопотребление горячих и холодных утилит на 6986,4 кВт, что составляет экономию 15 % по горячим и 89 % по холодным утилитам.

Благодарность: Авторы благодарят Европейское Сообщество за финансовую поддержку в рамках проекта EC "Distributed Knowledge-Based Energy Saving Networks" – DISKNET (FP7-PEOPLE-2011IRSES-294933).

–  –  –

1. Экологический Ответ. Технические решения [Электронный ресурс] Режим доступа: http://ecoanswer.ru/новое-мышление/.

2. Капустенко П.А. Альтернативная энергетика и энергосбережение: современное состояние и перспективы / П.А. Капустенко, А.К. Кузин, Е.Л. Макаровский, Л.Л. Товажнянский, Л.М. Ульев, Е.Б.

Черная. – Харьков: ООО «Издательский дом» Вокруг света». – 2004.– 312 c.

3. Ульєв Л.М. Екстракція даних процесу виробництва карбаміду / Л.М. Ульєв, О.О. Яценко, В.М.

Шпилька // Наукові праці ОНАХТ – Одесса: 2015 –подано до друку.

4. Ульев Л.М. Экстракция данных для пинч-интеграции процесса производства карбамида / Л.М.

Ульев, О.А. Яценко, В.Н. Шпилька // Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я: Тези доповідей міжнародної науково-практичної конференції, Ч-II (20–22 травня 2015 р, Харків). – Харків: НТУ «ХПІ». – с. 311.

5. Смит Р. Основы интеграции тепловых процессов / Р. Смит, Й. Клемеш, Л.Л. Товажнянский, П.А. Капустенко, Л.М. Ульев. – Харьков: ХГПУ, 2000. – 457 с.

6. Товажнянский Л.Л. Пластинчатые теплообменники в промышленности / Л.Л. Товажнянский, П.А. Капустенко, Г.Л. Хавин, О.П. Арсеньева. – Х.: НТУ «ХПИ», 2004. – 232 с.

Інтегровані технології та енергозбереження 3’2015

ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

_________________________________________________________________________________

7. Ульев Л.М. Определение энергосберегающего потенциала на установке АК-70 с помощью пинчанализа / Л.М.Ульев, О.А. Яценко // Наукові праці ОНАХТ. – Одесса:2013.– Вип. 43.–том 1.– с. 11–15.

8. Klemes J.J. Process intensification and integration: an assessment / J.J. Klemes, P.S. Varbanov // Clean Technologies and Environmental Policy– June 2013–Vol. 15.– p. 417–422.

Bibliography (transliterated)

1. Ekologicheskiy Otvet. Tehnicheskie resheniya [Elektronnyiy resurs] Rezhim dostupa: http://ecoanswer.ru/novoe-myishlenie/.

2. Kapustenko P.A. Alternativnaya energetika i energosberezhenie: sovremennoe sostoyanie i perspektivyi. P.A. Kapustenko, A.K. Kuzin, E.L. Makarovskiy, L.L. Tovazhnianskyy, L.M. Ulyev, E.B. Chernaya. – Kharkov: OOO «Izdatelskiy dom» Vokrug sveta». –2004.– 312 p.

3. Ulyev L.M. Ekstraktsiya danih protsesu virobnitstva karbamidu. L.M. Ulyev, O.O. Yatsenko, V.M.

Shpilka. Naukovi pratsi ONAHT – Odessa:2015 –podano do druku.

4. Ulyev L.M. Ekstraktsiya dannyih dlya pinch-integratsii protsessa proizvodstva karbamida. L.M. Ulyev, O.A. Yatsenko, V.N. Shpilka. Informatsiyni tehnologiyi: nauka, tehnika, tehnologiya, osvita, zdorovya: Tezi

dopovidey mizhnarodnoi naukovo-praktichnoi konferentsii, part-II (20–22 may 2015, Kharkov). – Kharkov:

NTU «KhPI». – p. 311.

5. Smit R. Osnovyi integratsii teplovyih protsessov. R. Smit, Y. Klemesh, L.L. Tovazhnianskyy, P. A.

Kapustenko, L.M. Ulyev. – Kharkov: KhGPU, 2000. – 457 p.

6. Tovazhnianskyy L.L. Plastinchatyie teploobmenniki v promyishlennosti. L.L. Tovazhnianskyy, P.A. Kapustenko, G.L. Havin, O.P. Arseneva. – H.: NTU «KhPI», 2004. – 232 p.

7. Ulyev L.M. Opredelenie energosberegayuschego potentsiala na ustanovke AK-70 s pomoschyu pinchanaliza. L.M. Ulyev, O.A. Yatsenk. Naukovi pratsi ONAHT. – Odessa:2013. – Vol. 43.– tom 1.– p. 11–15.

8. Klemes J.J. Process intensification and integration: an assessment. J.J. Klemes, P.S. Varbanov. Clean Technologies and Environmental Policy– June 2013–Vol. 15.– p. 417–422.

УДК 612.461.2

–  –  –

ЗБІЛЬШЕННЯ ПОТУЖНОСТІ РЕКУПЕРАЦІЇ ТЕПЛОТИ В ПРОЦЕСІ ВИРОБНИЦТВА

Метою даного проекту є обстеження процесу виробництва карбаміду до вступу на грануляцію. Були виявлені істотні недоліки існуючої теплообмінної системи, які призводять до збільшення енергоспоживання. Так як вартість на енергоносії з кожним роком зростає, а їх кількість на землі зменшується, то виникла необхідність скорочувати споживання енергоносіїв і збільшити потужність рекуперації теплоти.

Теплоенергетична інтеграція процесу дозволить знизити енергоспоживання гарячих і холодних утиліт на 6986,4 кВт, що складає економію 15 % по гарячих і 89 % по холодних утиліт.

Ulyev L.M., Shumakova O.O., Petar Varbanov, Shpilka V.N.

INCREASE THE CAPACITY OF THE HEAT RECOVERY IN THE PRODUCTION PROCESS

OF UREA The purpose of this project is to survey the process of production of urea prior to granulation. The shortcomings of the existing heat exchanger system were detected. They lead to higher energy consumption. The cost for energy is growing every year, and their number on the ground is reduced. Therefore there was a need to reduce energy consumption and increase the capacity of heat recovery. Heat integration of the process will reduce the consumption of hot and cold utilities on 6986,4 kW which is a saving of 15 % on hot and 89 % cold utilities.




Похожие работы:

«Утверждено “ ” г. ЗАО "ФБ ММВБ" (подпись уполномоченного лица) (печать) ИЗМЕНЕНИЯ В РЕШЕНИЕ О ВЫПУСКЕ ЦЕННЫХ БУМАГ Акционерный коммерческий банк АК БАРС (открытое акционерное общество) облигации документарные на предъявителя с обязательным центр...»

«Система автоматизации дачи "САД1-ОАЗИС" 1. НАЗНАЧЕНИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКА И СТРУКТУРА СИСТЕМЫ 1.1 Назначение Система автоматизации дачи "САД1-Оазис" предназначена для: учёта потребления водных ре...»

«# 23 (168) 20.12.2006 Читайте подробное изложение новостей на веб-сайте компании КРОК: http://www.croc.ru. При подготовке бюллетеня были использованы материалы компаний-производителей и и...»

«УДК 551.465 (267) А.Б.Полонский, д.г.н., А.В.Торбинский, Д.В.Башарин, м.н.с. Морской гидрофизический институт НАН Украины ВЛИЯНИЕ СЕВЕРО-АТЛАНТИЧЕСКОГО КОЛЕБАНИЯ, ЭЛЬ-НИНЬОЮЖНОГО КОЛЕБАНИЯ И ИНДООКЕАНСКОГО ДИПОЛЯ НА П...»

«годъ іВцходт бх^Годовая цна съ 1 *еілів ю *пересылк. и дост.; !У отщ П с й од. '6 р. 25 к. Под­ цси прц,. писка на время І1 в Р ** ъ #мене года п про­ дажа отдльныхъ "*?**номеровъ не до­ пускаются. ЕНЕДЪЛЪ НОЕ ИЗДА Опредленія С6. Синода. Опредленіемъ Св. Синода, отъ 11*23 іюля 1914 г. за Л} 6366 постановлено: присво...»

«АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ УЧРЕЖДЕНИЕ "ОЗДОРОВИТЕЛЬНООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР САНАТОРНОГО ТИПА "ЭНЕРГЕТИК" (АНО "ООЦ СТ "ЭНЕРГЕТИК") УТВЕРЖДАЮ: Директор АНО "ООЦ СТ "ЭНЕРГЕТИК" Н.Р. Полишко "АНТИКОРРУПЦИОННАЯ ПОЛИТИКА" (выдержки) Тюмень, 2017 ИФОРМАЦИЯ О ДОКУМЕНТЕ 1. Общие сведение о документе 1.1. Тип документа Политика Аннотация Опр...»

«Зачем нам страховое свидетельство обязательного пенсионного страхования? Ежедневно территориальные органы ПФР Хабаровского края выдают гражданам страховые свидетельства обязательного пенсионного страхова...»

«Приказ комитета социальной защиты населения Волгоградской обл. от 19.02.2015 N (ред. от 30.10.2015) Об утверждении Порядка предоставления социальных услуг в полустационарной форме в отделениях (службах) срочного социального обслуживани...»








 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.