Лекции Энергоаудит_редакт. энергосбережение и энергоаудит учебное пособие

• Название: энергосбережение и энергоаудит учебное пособие
• Анкор: Лекции Энергоаудит_редакт.docx
• Дата: 29.03.2018
• Размер: 0.91 Mb.
• Имя файла: Лекции Энергоаудит_редакт.docx
• Тип: Учебное пособие; #17358
• страница: 8 из 15

4.2.5. Анализ режимов работы системы вентиляции

Вентиляционные системы потребляют значительную часть общего потребления энергии на предприятии. Они обычно являются элементами технологических установок и средством обеспечения санитарно-технических условий в производственных помещениях. В условиях экономического кризиса предприятия стремятся ограничить время работы вентиляционных систем.

При анализе работы вентиляционных систем нужно выяснить, какова реальная потребность в вентиляции в изменившихся условиях, насколько широко применяется местная наиболее эффективная вентиляция, как изменились производственные условия с момента ее проектирования. Делается поверочный расчет с учетом действующих условий (наличие вредных выбросов, тепловая нагрузка, влажность в помещении и др.) и их изменением в течение дня, недели и года. Проверяется возможность рекуперации тепловой энергии.

Анализируется возможность применения регулируемых электроприводов при переменном режиме эксплуатации.

При охлаждении или обогреве зданий с помощью воздушных систем отопления большие потери могут возникнуть за счет инфильтрации наружного воздуха через не плотности ограждения зданий, они могут быть соизмеримы с расчетным теплопотреблением.

Для уменьшения потерь энергии в вентиляционных системах используются традиционные решения:

• 
  Создание переходных камер на дверях (тамбуров);
  
• 
  Установка автоматической системы включения воздушных завес при
  открытии дверных проемов;
  
• 
  Уплотнение строительной ограждающей конструкции здания;
  
• 
  Проверка герметичности вентиляционных воздуховодов;
  
• 
  Отключение вентиляции в ночные и нерабочие периоды;
  
• 
  Широкое применение местной вентиляции;
  
• 
  Применение систем частотного регулирования двигателей вентиляторов
  вместо регулирования заслонкой;
  
• 
  Уменьшить потери давления вследствие снижения скорости воздуха в воздуховодах (при увеличении внутреннего диаметра воздуховода в два раза, скорость воздуха снижается в четыре раза, а потери давления уменьшаются на 75%. Удвоение скорости потока в 4 раза увеличивает необходимое давление вентилятора и в 8 раз потребляемую им мощность);
  
• 
  Правильно согласовывать рабочие характеристики вентилятора с характеристикой вентиляционной системы при подборе передаточного отношения привода вентилятора;
  
• 
  Своевременно очищать воздушные фильтры для уменьшения их гидравлического сопротивления;
  
• 
  Организовать рекуперацию теплоты.
  

4.2.6. Анализ режимов работы теплопотребляющего технологического оборудования

В условиях приближения цен на энергоносители к мировому уровню и глубокого финансового кризиса важнейшей задачей руководителя каждого предприятия является повышение энергоэффективности производства, которое в РФ зачастую в 2-3 раза ниже, чем на передовых западноевропейских предприятиях.

При проведении анализа теплопотребления в технологических процессах необходимо:

• 
  Изучить схемы теплопотребления и уровень температур теплоносителей в технологической цепочке производства продукции;
  
• 
  Проанализировать теплопотребление производством за прошедшие периоды времени в течение года, месяца, недели, суток;
  
• 
  Провести анализ причин нерациональных тепловых потерь, оценку эффективности теплоиспользования каждой установки, возможности повторного использования низко потенциальной теплоты и применение ее регенерации (в процессах с чередованием нагрева и охлаждения материала);
  
• 
  При паровом подогреве проанализировать использование вторичного пара и теплоты конденсата, функционирование системы сбора и возврата, оценить возможность замены пара в качестве теплоносителя на горячую воду или применение теплогазогенерирующих установок (это позволяет уменьшить потери, связанные с необходимостью поддержания паропроводов в прогретом режиме независимо от режима теплопотребления);
  
• 
  Применение теплогазогенераторов в сушильных установках с высокой температурой подогрева воздуха (до 150 - 180⁰С) и работающих не в режиме постоянной, а временной загрузки упрощает общую тепловую схему предприятия и снижает тепловые потери в неиспользуемый период работы;
  
• 
  Проанализировать степень загрузки рабочих объемов печей и других подогревающих устройств;
  
• 
  Проверить состояние тепловой изоляции;
  
• 
  Проверить рабочее состояние терморегуляторов, запорной арматуры, конденсатоотводчиков, теплообменников (по условиям загрязнения поверхностей теплообмена), регуляторов и других устройств;
  
• 
  Проверить утечки теплоносителей.
  

Ниже приведена оценка эффективности отдельных мероприятий по теплосбережению:

• 
  Установка конденсатоотводчиков увеличивает КПД пароиспользующего оборудования, за счет уменьшения доли пролетного пара, на 5-10%;
  
• 
  Возврат конденсата и использование пара вторичного вскипания экономит 3-5% тепла (При снижении давления конденсата с 7 атм до 0,5 атм из одного килограмма конденсата вскипает 0,11 кг пара);
  
• 
  Автоматическое регулирование параметров пара в технологических установках повышает их эффективность на 3-5%;
  
• 
  Улучшение качества пара. Ожидаемый эффект 1-2%;
  
• 
  Устранение утечек пара, конденсата горячей воды. Ожидаемый эффект 0,5-1%. При давлении 6 атм через отверстие 3 мм теряется пара 23 кг/час или 161 т/год. При слабом визуальном парении через трубу диаметром 100 мм из конденсатного бака при Р=1ати теряется пара около 25 кг/час или 179 т/год. При визуальной утечке пара через сальниковое уплотнение задвижки теряется 2-3 кг/час или 14-21 т/год.
  

4.2.7. Тепловой баланс

Тепловой баланс промышленного предприятия состоит из прихода и расхода тепловой энергии. Он составляется аналогично электрическому балансу. В приход включается тепловая энергия, полученная в виде топлива и теплоты от внешних источников. Учет ведется по показаниям счетчиков топлива и теплосчетчиков. Расходная часть теплового баланса делится на следующие статьи расхода:

1. 
   Прямые затраты тепловой энергии на основные технологические процессы с выделением полезного расхода на выпуск продукции, без учета потерь в различных звеньях энергоемкого технологического оборудования (печи, подогреватели и др.).
   
2. 
   Косвенные затраты на основные технологические процессы вследствие их несовершенства или нарушения технологических норм.
   
3. 
   Затраты энергии на вспомогательные нужды (вентиляция, освещение и др.).
   
4. 
   Потери в элементах системы теплоснабжения.
   
5. 
   Отпуск посторонним потребителям (столовые, клубы, поселки, магазины, транспорт).
   

Наличие всех статей расхода необязательно, могут отсутствовать вторая и пятая статьи.

Удельный расход должен быть отнесен на единицу выпускаемой продукции и сопоставлен с показателями других передовых предприятий.

Задачей составления теплового баланса является:

• 
  Выявление и нахождение расходов энергии по статьям 2, 3, 4, 5 с целью четкого выделения ее расхода на основную продукцию.
  
• 
  Определение удельных норм расхода тепловой энергии на единицу продукции предприятия и сравнение с аналогичными затратами других предприятий.
  
• 
  Выявление возможности для сокращения нерационального расхода энергии путем проведения различных мероприятий по усовершенствованию технологических процессов и снижения нерациональных вспомогательных затрат.
  

4.2.8. Анализ режимов работы компрессорного оборудования, системы разводки и потребления сжатых газов

На рисунке № 6 приведена принципиальная схема системы сжатого воздуха.


Рис.6 Принципиальная схема системы получения сжатого воздуха.

1. 
   - воздухозаборный фильтр,
   
2. 
   - компрессоры,
   
3. 
   - воздухоохладитель,
   
4. 
   - влагоотделитель,
   
5. 
   -воздушный ресивер,
   
6. 
   -воздухоосушитель (необязательно),
   
7. 
   - распределительная сеть,
   
8. 
   -потребители сжатого воздуха.
   Влагоотделитель может устанавливаться после ресивера.
   

Сжатие воздуха - неэффективный процесс. Оптимальный процесс сжатия происходит, если сжатие осуществляется в компрессоре при постоянной температуре (изотермическое сжатие). Около 90% потребляемой мощности теряется в виде отводимой теплоты. Несовершенная конструкция и недостатки системы, (особенно утечки воздуха) понижают эффективность еще на 30%.

Сжатый воздух широко применяется на предприятиях для системы пневмоприводов, продувки различных фильтров и других устройств. Для получения сжатого воздуха чаще всего применяются компрессоры с электроприводом. На промышленных предприятиях широко применяются поршневые, винтовые и ротационные компрессоры.
Потери энергии в системе производства, транспортировки и распределения сжатого воздуха могут быть следующими:

Износ компрессорного оборудования. (Износ поршневых колец приводит к увеличению утечек воздуха при сжатии и уменьшению производительности компрессора).

Отсутствие системы охлаждения воздуха, подаваемого в компрессор в жаркий период, т.к с ростом температуры на входе в компрессор уменьшается его производительность. Увеличение температуры всасываемого воздуха на 4 °С увеличивает расход энергии на 1%.

Неэффективная работа промежуточных охладителей воздуха в многоступенчатых компрессорах и охлаждения рабочих цилиндров приводит к увеличению затрат энергии на сжатие.

Поддержание давления в системе больше технически необходимой величины приводит к перерасходу энергии на сжатия, необходимой по условиям работы потребителя.



Здесь: n - показатель политропны сжатия в компрессоре,β₁,β₂ - степень повышения давления в компрессоре в первом и во втором режиме эксплуатации.

Подача из одной системы сжатого воздуха к потребителям с различным давлением. При этом часть энергии теряется на регулирующем дроссельном устройстве.

Несоответствие номинальной производительности компрессора производственно необходимой (при завышении производительности компрессора увеличивается время работы на холостом ходу).

Плохая работа промежуточных воздухоохладителей в многоступенчатом компрессоре (отложение накипи) увеличивает работу сжатия.

Утечки в системе и у потребителя (см. табл. 10).

Таблица 10 Влияние диаметра отверстия и давления в системе сжатого воздуха на потери воздуха и мощности

Диаметр отверстия утечки (мм)	Давление, МПа
	0,4		0,6		0,8		1
	Расход, Дм3/с	Потери мощности, кВт	Расход, Дм3/с	Потери мощности, кВт	Расход, Дм3/с	Потери мощности, кВт	Расход, Дм3/с	Потери мощности, кВт
1	0.7	0.2	1	0.3	1.3	0.5	1.6	0.7
5	18	4.6	26	8	33	13	40	17
10	73	18	103	33	132	50	161	69

Расчет выполнен для одноступенчатого сжатия.

Пример: Если вы устраняете одну постоянную (365 дней, 24 часа в день) утечку диаметром 5 мм при давлении 8 бар, вы будете экономить: 13 kW * 365 * 24 =114000 кВт час

Плохая работа системы осушки сжатого воздуха при низких наружных температурах (замерзание конденсата в трубопроводах).

Отсутствие автоматизированной системы управления компрессорами, позволяющей включать компрессор с необходимой производительностью.

Расход воздуха различными инструментами приведен в табл.11
Таблица 11 Потребление воздуха различными инструментами

Инструмент	Расход воздуха при давлении 7 бар (дм3/с)
Дрель 5-10 мм	4-8
Дрель 10 - 13 мм	8-16
Перфоратор	20 - 250
Пневмоинструмент для клепки, гайковерты	5-30
Полиспаст - 1000 кг	30-40
Полиспаст - 5000 кг	80 - 120
Окраска пистолетом	5-130
Пневмодвигатель 1-4 kW	30-100
Пнев модвигатель 2-10 kW	35-175

Большие потери давления по длине системы. При импульсном потреблении больших количеств воздуха (продувка фильтров и т.п.) сказывается увеличение гидравлических потерь давления в магистрали. С целью уменьшения влияния такого эффекта целесообразно вблизи импульсного потребителя устанавливать ресиверы сжатого воздуха. Это позволит снизить максимальное давление в системе.

Диаметры воздухопроводов должны соответствовать расходу (см. табл.12 и 13).

Таблица 12 Рекомендуемые диаметры воздухопроводов

Расход воздуха дм /с	Диаметр трубопровода
8	1 "
15	1 " - 1.25"
30	1.25" - 1.5"
65	1.5 "-2"
200	2.5 " - 3 "
300	3.5 "
350	3.5"

Таблица 13 Рекомендуемые диаметры труб и переходников для присоединения пневмоинструмента

Расход воздуха дм3/с	Диаметр трубы/переходника (мм)
0-4	6.3
4-7	8
7- 13	10
13-21	12.5
21 -40	16

Распространенные способы экономии энергии при эксплуатации компрессоров:

• 
  Уменьшать потребление и утечки, отключая незадействованные в работе инструменты и оборудование;
  
• 
  Автоматически регулировать подачу сжатого воздуха в систему (сигнал на управление по скорости изменения давления и давлению в системе);
  
• 
  Система разводки воздуха к потребителям должна быть секционирована, неиспользуемые ветви должны отключаться;
  
• 
  Проанализировать необходимость разделения системы при наличии в ней потребителей с сильно отличающимся давлением. Уменьшение давления на 2 бар позволяет снизить на 15% энергопотребление компрессора. Необходимо избегать увеличения рабочего давления в системе свыше 5 бар;
  
• 
  Попытаться использовать теплоту системы охлаждения компрессоров для бытовых и других нужд;
  
• 
  Применять автоматическое управление очередностью включения компрессоров в зависимости от изменения постоянной времени падения давления в системе (в зависимости от расхода в системе и производительности компрессоров);
  
• 
  Рассмотреть возможность замены морально устаревших компрессоров. Современные компрессора на холостом ходу потребляют до 30% от номинальной мощности, старые - до 90%;
  
• 
  рассмотреть целесообразность замены воздуха у потребителя другим энергоносителем.
  

4.2.9. Анализ режимов работы холодильного оборудования

Холодильное оборудование широко применяется на производстве, особенно в пищевой промышленности для обеспечения условий хранения сырья и скоропортящихся продуктов. Наибольшее применение в промышленности находят аммиачные парокомпрессионные установки (см. рис 7) получения холода с поршневыми и винтовыми компрессорами с электрическим приводом. Аммиак не разрушает озоновый слой атмосферы и все больше в качестве хладагента вытесняет из холодильной техники фреоны.


Необходимо помнить, что каждый киловатт теплоты каким-либо образом вносимой в единицу времени в холодильную камеру требует дополнительно кВт мощности на привод холодильной установки (рис. 8,9), где: ε = Q_хол / L - холодильный коэффициент системы получения холода. Для известного всем цикла Карно ε = T_хол / (T_нар – Т_хол)

Здесь: Q_хол - холодопроизводительность холодильной установки; L - мощность, затрачиваемая на привод системы;T_хол - температура в холодильной камере; T_нар - температура среды, в которую отводится теплота от холодильной установки;

В действительности значение ε оказывается ниже вследствие необратимости термодинамических процессов (перепады температур в теплообменных устройствах, их загрязнениях и другие причины).

Основные причины потерь энергии в системе производства и использования холода:

• 
  Потери при передаче холода вследствие низкого качества теплоизоляции труб (рис.10);
  
• 
  Потери от инфильтрации воздуха в холодильную камеру (плохое уплотнение, открытая камера при загрузке - выгрузке охлаждаемых материалов;
  
• 
  Потери от дополнительных источников тепловыделений в охлаждаемом объеме (от невыключаемого освещения, от работы вентиляторов системы рециркуляции воздуха – потери на трение в вентиляционной системе);
  
• 
  Плохая работа системы охлаждения конденсаторов;
  
• 
  Потери от плохой изоляции камеры холода;
  
• 
  Загрузка предварительно неохлажденных продуктов.
  

Основные технические приемы экономии энергии:

• 
  Осуществлять предварительное охлаждение хранимых продуктов без охлаждающих приборов;
  
• 
  Улучшить теплоизоляцию системы;
  
• 
  Стремиться сокращать температурный перепад системы "холодильная камера - окружающая среда". Каждый градус снижения этой величины дает экономию энергопотребления системы на 2-5%. Необходимо улучшать процессы передачи теплоты в испарителе и конденсаторе для уменьшения перепада температур вблизи поверхностей теплообмена. Увеличение этого температурного перепада эквивалентно увеличению температурного перепада системы "холодильная камера - окружающая среда";
  
• 
  Совершенствование размораживания охлажденных продуктов, применяя регенерацию их холодосодержания;
  
• 
  Сокращать время открытия двери холодильной камеры при погрузоразгрузочных работах, секционировать холодильные камеры, использовать тамбуры и ширмы.
  
• 
  Применять автоматическую систему поддержания заданного температурного уровня в холодильной камере;
  
• 
  Устранить внутренние эксплуатационные источники тепловыделений внутри холодильной камеры.
  

В морозильной камере объемом 8000 м³ на восполнение потерь холода теряется электроэнергии:

на освещение, охлаждение работающих людей, через двери - 7%

на вентиляцию -11%

на передачу тела снаружи через стены камеры - 30%

на просушивание - 7%

на охлаждение поступающих продуктов - 7%.

Проверить интенсивность теплообмена в испарителе и конденсаторе и устранить все мешающие теплообмену помехи, в том числе загрязнения поверхностей теплообменников, используемых в системе.

Внедрять электронные системы управления, оптимизирующие процессы управления компрессорами.