Непроизводительные затраты электроэнергии на привод компрессора, связанные с утечками воздуха

Диаметр	Давление в трубопроводе, 10^5 Па
отверстия повреждений d, мм	4	6	8	10	4		6	8	10
	Расход утечки, л/с					Дополнительная мощность, расходуемая на привод компрессора, кВт
1	0,7	1,0	0,3	1,6	0,2		0,3	0,5	0,7
5	18	26	33	40	4,6		0,0	13,0	17,0
10	73	103	132	161	18,0		33,0	50,0	69,0

На этапе разработки мероприятий по повышению эффективности исполь­зования ТЭР энергоаудитору полезно знать, что в СВС значимы:

а) мероприя­тия по снижению расходов электроэнергии на выработку сжатого воздуха;

б) мероприятия по снижению потерь воздуха на всех участках СВС;

в) рацио­нальная эксплуатация основного и вспомогательного оборудования.

К мероприятиям группы а) можно отнести: установку системы регулиро­вания давления; секционирование компрессоров; межступенчатое охлажде­ние воздуха; снижение номинального рабочего давления в СВС; автоматизацию открытия всасывающих клапанов; улучшение работы компрессоров при регулировании подачи; применение экономичных компрессоров и др.

Таблица 12.6

ФормаЕ энергетического паспорта промышленного предприятия «Сведения о компрессорном оборудовании»

Цех (производство), тип компрессора	Год ввода в эксплуа­тацию	Число компрес­соров, шт.	Подача, м^3/мин	Давле­ние, МПа	Мощность электро­привода, кВт	Время работы компрес­сора за год по журналу, ч	Расчётный среднегодо­вой расход электро­энергии, 10^3 кВт*ч	Удельный расход электро­энергии фактический/ нормативный на 1000 м^3, кВт'ч	Система охлаждения (оборотного, водопровод­ного и т.п.)	Примечание
Компрессорная станция, корп. 33, ВК-100	2006	4	11,50	0,8	75	990	297,60	115,3/108,9	Воздушная	Постоянно работают только два компрессора
Цех 1, корп. 32, ВК-30	2005	1	3,50	0,8	22	96	2,11	109,8/104,76	Воздушная	Компрессор включается 1 раз в месяц
Цех 1, корп. 10, ВК-20	2006	1	2,15	0,8	15	96	1,44	121,4/116,28	Воздушная

Среди мероприятий группы б) можно назвать: систематическое устране­ние неплотностей в сальниках, воздуховодах, соединительной и запорной арматуре; отключение отдельных неиспользуемых участков воздухораспре­делительной сети; отключение всей сети в нерабочее время; осушение воз­духа перед поступлением его в сеть и др.

К мероприятиям группы в) следует отнести снижение потерь со сброс­ным воздухом в системе оборотного водоохлаждения; использование авто­номного воздухоснабжения удалённых (на расстоянии 0,7 — 1,0 км) от комп­рессорной станции потребителей, работающих по переменному графику с малыми расходами воздуха и др.

В СВС с потребителями, имеющими резко переменные суточный и неде­льный графики нагрузки, чаще всего используется один из самых неэконо­мичных способов регулирования — сброс избыточного сжатого воздуха в атмосферу, что является прямой потерей затрачиваемой в компрессоре энер­гии. Практика эксплуатации компрессоров показывает, что эта потеря может составлять 10—15 и даже достигать 30 %.

Использованием при покрытии основной неизменной нагрузки турбоком­прессоров, а переменной составляющей — поршневых компрессоров мень­шей подачи, имеющих скоростное регулирование и даже выключаемых в период длительного снижения нагрузки, можно добиться уменьшения энер­гозатрат в СВС. Снижение температуры воздуха между ступенями компрессора на 8—10°С при установке промежуточных охладителей позволяет умень­шить потребляемую мощность на 5—8%, или (для одного компрессора К-250 с номинальной мощностью 1600 кВт) примерно на 128 кВт, что при

работе его в течение 6000 ч в году составит 0,8•10⁶ кВт • ч/год.

Для работы системы промежуточного охлаждения воздуха целесообразно использовать замкнутые системы водоснабжения охладителей с аппаратами воздушного охлаждения (так называемыми «сухими» градирнями). Это лишь некоторые из возможных направлений энергосбережения в СВС.

12.6. Энергоаудит теплотехнологической установки

Для анализа энергетических затрат и выявления среди них доли непроиз­водительных затрат на отдельной теплотехнологической установке, как пра­вило, требуются не только штатные измерительные приборы, но и дополни­тельные измерения, определяемые спецификой установки.

Рассмотрим методологию углублённого энергоаудита теплотехнологи­ческой установки на примере непрерывно действующей ленточной конвек­тивной установки, предназначенной для сушки волокнистых (дисперсных) материалов.

Рис. 12.14. Принципиальная схема сушильной установки:

I— паровой калорифер; II— сушильная камера; III— камера кондиционирования материала

Ленточная сушилка состоит из n однотипных секций, включающих в себя газопроницаемый конвейер, нагнетатель с электроприводом, паровой калори­фер. При работе в каждой секции наблюдается неравномерное поле скоростей воздуха, приводящее к неравномерному по ширине конвейера высыханию материала. Для выравнивания влагосодержания материала осуществляют его кондиционирование в дополнительном аппарате вследствие впрыска воды ΔW.

Принципиальная схема установки представлена на рис. 12.14.

Инструментальный энергоаудит должен дать исходную информацию для составления материального и теплового балансов не только всей установки в целом, но и отдельных ее частей: калорифера (подогревателя), сушильной камеры, камеры кондиционирования материала.

Материальный баланс сушильной установки. Считается, что суши­мый материал и нагретый воздух состоят из сухой массы и влаги. Расходы материала и воздуха определяются по формулам:

где G_M— расход материала, кг/ч;G_B— расход воздуха, кг/ч;G_c— расход сухой массы материала, кг/ч;G_BM— количество влаги, удаляемой из мате­риала, кг/ч;L_CB— расход сухой массы воздуха, кг/ч;G_П— количество паров влаги, удаляемых с воздухом, кг/ч.

Приведём соотношения, используемые при расчете параметров матери­ала и сушильного агента в процессе сушки: влагосодержание воздуха, кг/кг,

где С_п, С_г — концентрации водяного пара и сухих газов в 1 м³ газа (воздуха), кг/м³;

М_п, М_г — молярные массы пара и газа, кг/моль;

В — барометри­ческое давление, Па;

p_н — парциальное давление насыщенного пара, Па;

влажность материала, %, в расчете на сухую массу

влажность материала, %, в расчете на общую массу

формулы для пересчёта влажности материала, кг/кг, имеют вид:

количество испарённой влаги, кг/ч,

Для конвективной сушильной установки материальный баланс, кг/ч, имеет следующий вид:

L_c.в1+G_п1+G_c+G_в.м1=L_c.в2+G_п2+G_c+G_в.м2

где индексы 1 и 2 соответствуют параметрам воздуха и материала на входе в сушильную камеру и выходе из неё.

Количество влаги, кг/ч, испарённой из материала в сушильной камере, будет составлять:

Таким образом, для составления и проверки материального баланса сушильной установки необходимы измерения следующих величин: влагосодержаний и расходов материала на входе в установку и выходе из неё; влагосодержаний воздуха на входе в сушильную камеруd₁и выходе из неёd₂, а также расхода сушильного агента через сушилку. Поскольку при испаре­нии влаги изменяется расход сушильного агента, то оценки материального и теплового балансов проводят с учётом расхода абсолютно сухого воздуха, который вычисляется по формуле

При этом

Для экспериментального определения влагосодержаний сушильного агентаd₁, d₂используют показания двух термометров [сухого(t^c) и мокрого(t^м)] на входе в сушильную установку и выходе из неё. По этим показаниям наh,d-диаграмме находятd₁, d₂(рис. 12.15).

Тепловой баланс калорифера составляют как по пару, так и по воздуху. В первом случае

гдеD, k, П — общие расходы соответственно пара, конденсата и пролётного (несконденсировавшегося в калорифере) пара;h_п,h_к,h'_п— энтальпии соот­ветственно пара, конденсата и пролётного пара. Очевидно, что k + П = D.

Значения энтальпий берут из таблиц водяного пара, однако для этого необходимы измерения давления и температуры:

Рис. 12.15. Определение влагосодержания сушильного агента по показаниям сухого и мок­рого термометров

Рис. 12.16. Схема процессов, происходящих в сушильной установке, в /г, {/-диаграмме

Тепловой поток, передаваемый сушильным агентом, может быть вычис­лен с учётом температур:

гдеc₁с₀— удельные теплоёмкости воздуха приt₁d₀иt₀,d_Q,или с учётом энтальпий:

гдеh₁ ,h₀— энтальпии влажного воздуха на выходе из калорифера и входе в него, отнесённые к 1 кг сухого воздуха, энтальпии определяются по фор­муле

здесь с_в,с_п — удельные теплоёмкости абсолютного сухого воздуха и водя­ного пара; r₀ — скрытая теплота парообразования при 0°С.

Измеренные значения t^cи t^м на входе в калорифер и выходе из него (см. рис. 12.16) позволяют установить герметичность калорифера с помо­щью h,d-диаграммы: приd₀= d₁перетечки пара в воздушное пространство отсутствуют, а приd₁>d₀калорифер негерметичен.

Тепловой баланс сушильной установки [19]. В общем виде тепловой баланс сушильной установки можно записать следующим образом:

где индексы 0, 1, 2 относятся к параметрам соответственно перед подогрева­телем, после него (перед сушильной камерой) и на выходе из сушилки.

Составляющие теплового баланса сушильной установки, приведены в табл. 12.7.

Принимается, что

Если отнести все составляющие теплового баланса к количеству испарённой влаги W, то можно записать

Важными характеристиками сушильной установки являются удельные расходы сушильного агента, кг/кг, и теплоты, кДж/кг, приходящиеся на еди­ницу массы испарённой влаги:

Таким образом, для опытной проверки материального и теплового балан­сов сушильной установки необходима инструментальная диагностика (рис. 12.17 и табл. 12.8).

Кроме указанных в табл. 12.8 измеряемых величин при энергоаудите используются данные предприятия о температуре, влажности и расходе высушенного материала (см. поз. 22—24 на рис. 12.17).

Таблица 12.7