Utilizarea Rațională a Căldurii în Sistemele Industriale

REZUMAT

În lucrare în baza analizei structurii consumului de căldură în industrie, eficienţei energetice a termoficării, uztilizării instalaţiilor specifice livrării optimizate a aburului tehnologic regimurilor de livrare şi metodelor de reglare a sarcinii termice sunt prezentate unele aspecte ale alimentării optimizate cu căldură a consumatorilor.

Obiectivul teoretic al lucrării este generalizarea metodologiei de evaluare a eficienţei utilizării căldurii pentru încălzire, alimentarea cu abur tehnologic şi apă fierbinte, ventilare şi asigurarea necesarului tehnologic, precum şi a efectelor reglării sarcinii termice a consumatorilor.

Ca obiectiv practic s-a urmărit realizarea unor calcule de identificare a eficienţei de utilizare a căldurii în complexul industrial.

Rezultatele obţinute au permis evidenţierea căilor de utilizare raţională a căldurii în întreprinderile industriale.

83 p., 44 figuri grafice, 11 tabele, 110 referinţe bibliografice.

INTRODUCERE

Problemele principale ale subsistemului industrial de livrare, transport şi de distribuţie a agenţilor termici sunt transportul [i distribuţia cu eficienţă optim a purtătorilor de energie de la subsistemele de combustibil şi cel al producerii energiei la subsistemele transformării energiei în forme intermediare şi cel al consumului, punându-se accentul şi pe recuperarea şi valorificarea resurselor energetice secundare [42-50,61-63,87,88,91-94,97,98,104,105]. Tratarea acestor probleme se face sub aspect de cercetare, proiectare, optimizare şi exploatare a ansamblului de transport şi distribuţie, procesului sau instalaţiei ce intră în componenţa subsistemului de transport şi distribuţie. Problemele trebuie soluţionate ţinând cont de condiţiile calitative şi cantitative impuse de procesele de consum, căutând soluţiile tehnico-economice optime pentru întregul ansamblu.

Consumul de căldură din cadrul unui sistem energetic industrial (SEI) din punct de vedere al destinaţiei se împart în două categorii: consumuri cu caracter tehnologic şi cel pentru asigurarea condiţiilor de muncă, reprezentate de consumurile pentru încălzirea, ventilarea sau climatizarea incintelor şi cel sub formă de apă caldă de consum în scopuri sanitare şi menajere. Sub aspectul duratei în timpul anului, acestea sunt: consumuri cu caracter permanent (tehnologice şi sub formă de apă caldă) şi consumuri cu caracter sezonier, dependente practic de condiţiile climaterice (încălzirea, ventilarea şi climatizarea incintelor).

Modul de determinare a necesarului de căldură, variaţiei şi curbei clasate anuale a acestuia pentru încălzirea, ventilarea (sau climatizarea) şi alimentarea cu apă caldă pentru consumatorii casnici şi industriali din punct de vedere metodologic este aceeaşi.

Datorită avantajelor energetice, economice, sociale şi ecologice mari în comparaţie cu alte tipuri de alimentare cu căldură în ţara noastră tot mai larg se dezvoltă termoficarea. Eficienţa energetică a termoficării se estimează cu economia de combustibil, obţinută la acoperirea cu energie produsă în CET a necesarului dat de energie în comparaţie cu consumul de combustibil la producerea separată a energiei electrice în CTE cu condensaţie şi a căldurii în CT.

În cazul CET-urilor industriale, care trebuie s alimenteze cu abur o mare diversitate de consumatori cu diferi]i parametri impu[i de procesele tehnologice apare problema stabilirii parametrilor optimi la distribuitorul CET. ~n asemenea situa]ii exist urmtoarele solu]ii practice de alimentare cu abur:

a) alegerea unor turbine care s livreze aburul la o presiune mai ridicat, corespunztoare valorii celei mai mari impus de unul din consumatori ; fa] de ceilal]i consumatori care necesit abur cu parametrii mai coborâ]i vor fi alimenta]i din turbinele respective prin sta]ii de reducere;

b) alegerea unor turbine care s livreze aburul la presiunea aferent consumului cu ponderea cea mai mare. Consumatorii, care impun presiuni mai coborâte vor fi alimenta]i prin sta]ii de reducere-rcire (SRR) din turbinele respective, iar cei care cer presiuni mai ridicate vor fi alimenta]i prin SRR de pe bara de abur viu a cazanelor;

c) consumatorii, ale cror debite de abur nu justific utilizarea turbinelor de termoficare sau ale cror presiuni de consum nu sunt compatibile cu cele posibile de asigurat din prizele turbinelor, vor fi alimenta]i cu abur, utilizând instala]ii de termocompresoare.

~n toate aceste trei cazuri, din punct de vedere energetic, solu]iile conduc la pierderi de energie electric `n termoficare, dar `n anumite situa]ii ce se poate justifica tehnico- economic prin folosirea instala]iilor de reducere rcire, termocompresoarelor, transformatoarelor [i acumulatoarelor de abur.

Utilizarea raţională a căldurii în industrie este legată şi de eficienţa reglării sarcinii termice a consumatorului care se realizează prin reglare calitativă, reglare cantitativă şi reglare mixtă. Pentru corecţia reglării centralizate în reţelele termice cu apă se efectuează suplimentar reglarea în grup sau reglarea locală în staţiile (punctele) termice grupate sau în staţiile (punctele) termice locale ale clădirilor, inclusiv şi reglarea individuală la agregate şi aparate separate.

Analiza acestor aspecte trebuie să se facă de pe poziţii conceptuale unificate şi generalizate, care să conducă la eficienţa maximă de utilizare a căldurii, în particular, şi a energiei, în general.

Astfel, obiectivul teoretic al lucrării este generalizarea metodologiei de evaluare a eficienţei utilizării căldurii pentru încălzire, alimentarea cu abur tehnologic şi apă fierbinte, ventilare şi asigurarea necesarului tehnologic, precum şi a efectelor reglării sarcinii termice a consumatorilor.

Ca obiectiv practic s-a urmărit realizarea unor calcule de identificare a eficienţei de utilizare a căldurii în complexul industrial.

CAPITOLUL 1

STRUCTURA CONSUMULUI DE CĂLDURĂ AL

SISTEMULUI ENERGETIC INDUSTRIAL

Consumul de căldură din cadrul unui sistem energetic industrial (SEI) din punct de vedere al destinaţiei se împart în două categorii [5]: consumuri cu caracter tehnologic şi cel pentru asigurarea condiţiilor de muncă, reprezentate de consumurile pentru încălzirea, ventilarea sau climatizarea incintelor şi cel sub formă de apă caldă de consum în scopuri sanitare şi menajere. Sub aspectul duratei în timpul anului, acestea sunt: consumuri cu caracter permanent (tehnologice şi sub formă de apă caldă) şi consumuri cu caracter sezonier, dependente practic de condiţiile climaterice (încălzirea, ventilarea şi climatizarea incintelor).

Modul de determinare a necesarului de căldură, variaţiei şi curbei clasate anuale a acestuia pentru încălzirea, ventilarea (sau climatizarea) şi alimentarea cu apă caldă pentru consumatorii casnici şi industriali din punct de vedere metodologic este aceeaşi.

În acest capitol se vor analiza principalele caracteristici şi modul de determinare a mărimilor respective pentru consumul de căldură al SEI cu caracter tehnologic.

1.1. Necesarul de căldură tehnologic

Necesarul de căldură tehnologic, , [kW], are drept scop asigurarea desfăşurării proceselor tehnologice care pot fi [5]:

- procese de acţionare a maşinilor unelte (ciocane, prese, forje, turbopompe, compresoare, suflante etc.), unde este necesar un potenţial termic mediu al procesului între 200-3000C asigurat, de regulă, sub formă de abur saturat la presiunea de 0,8-1,0 MPa sau supraîncălzit de la 2500C până la 3500C;

- procese de încălzire sau răcire a diferitelor substanţe: distilare, uscare, vaporizare, fierbere etc. În cadrul acestor procese au loc variaţii ale temperaturii agentului termic, iar uneori şi a stării de agregare. Acestea necesită căldură cu potenţial termic mediu între 120-1600C, pentru care se poate utiliza aburul, apa sau aerul fierbinte;

- procesele de înaltă temperatură care se desfăşoară între 500-12000C, necesitând în general, căldura dezvoltată prin arderea combustibililor sau obţinerea prin utilizarea energiei electrice (procesele electrotermice).