Контрольная работа по "Энергосбережение"

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

 «МГУТУ, Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского, филиал в г. Кемерово в Кемерово».

Кафедра технологии швейного производства

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Энергосбережение»

Тема  __________________________________________________________

_______________________________________________________________

Выполнил _____________________________________________________

Специальность __________ Курс________ Факультет______ Шифр______

Принял_________________________________________________________

Кемерово 2013г.

Содержание:

1. Основные направления энергосбережения..………………………………...3

2. Источники энергоресурсов. Виды энергии. Основные положения энергосберегающей политики …………………………………………………4

3. Типы и виды теплоносителей. Теплоиспользующие установки вашего предприятия. Непроизводственные затраты тепла.………………………..…5

4. Принцип составления теплового баланса предприятия. Расчет и анализ производственных потерь на предприятии……………………………………7

5. Виды и этапы энергосберегающих мероприятий. Основные виды вторичных энергоресурсов (ВЭР). Возможность использования ВЭР на вашем предприятии …………………………………………………………….8

6. Что входит в понятие кондиционированный воздух. Применяемая система освещения на вашем предприятии, возможность ее модернизации для экономии электроэнергии……………………………………………………..11

7. Принципы и оборудование для утилизации сбросной теплоты……………………………………………………………………….…13

8. Прогнозное моделирование в области энергосбережения, исходные данные, анализ и структура……………………………………………………14

Задача№1

Задача№2

Список использованной литературы………………………………..18

1.Вопрос. Основные направления энергосбережения.

Первое весьма эффективное  малозатратное направление для  начальной  стадии осуществления  энергосберегающей политики - это  рационализация  использования топлива  и энергии. В отличие от развитых стран, в России значительное количество энергоресурсов расходуется на производство неконкурентоспособных товаров, строительство  объектов с повышенной  теплоотдачей, с потерями в промышленности и  сельском хозяйстве. За счет реализации этого направления можно сократить потребность в топливе и энергии на 12-15%.

Второе направление связано  со структурной перестройкой экономики, изменением темпов развития энергоемких  и менее энергоемких отраслей. Например, энергоемкость продукции  легкой промышленности, сферы услуг, строительства в 8-1 О раз ниже, чем в топливно-энергетических отраслях и в 12-15 раз ниже, чем в металлургии. Энергоемкость продукции машиностроения в 3 раза ниже, чем в топливной  отрасли, и в 8-10 раз ниже, чем в  металлургии.  Резерв снижения потребности  в топливно-энергетических ресурсах за счет ускоренных структурных изменений  в экономике страны составляет 10-12% от  существующего потребления.

Третье направление предусматривает  внедрение энергосберегаюuцих технологий, процессов, аппаратов и оборудования в наиболее энергоемких  отраслях. В этом направлении представляется возможным снизить потребность  страны в энергоресурсах на 25-30%. Реализация этих возможностей связана, как правило, с определенными финансовыми  и материальными затратами. Однако эти затраты в 2-4 раза ниже затрат, необходимых для эквивалентного повышения добычи и производства топлива и энергии, Кроме того, энергосберегающие технологии являются экологически чистыми и не требуют  дополнительных затрат на решение социальных проблем.

2. Вопрос. Источники энергоресурсов. Виды энергии. Основные положения энергосберегающей политики.

Топливно-энергетические ресурсы являются одним из элементов природных ресурсов. Природные ресурсы - это конкретные виды материи и  энергии, которые обеспечивают развитие общества, но вырабатываются, формируются в природной сфере, являясь ее компонентами.

В социально-экономическую  сферу они входят как вещественные  элементы производства и жизнедеятельности  человечества. К природным ресурсам относятся элементы литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. Хозяйственная  классификация исходит из направлений  и форм использования ресурсов. Основу промышленного производства  составляют минеральные ресурсы, водные, агроклиматические, биологические и др.

К минеральным ресурсам относятся  топливно-энергетические, которые  включают в себя: нефть, газ, уголь, сланцы и радиоактивные материалы.

В настоящее время получили распространение следующие виды  энергии:

• солнечная;
• геотермальная;
• ветровая;
• энергия морских приливов и отливов.

Основные положения энергосберегающей  политики России:

• приоритет эффективного использования энергетических ресурсов;
• осуществление государственного надзора за эффективным использованием энергетических ресурсов;
•     обязательность учета производимых или расходуемых ими энергетических ресурсов, а также учета физическими лицами  получаемых ими энергетических ресурсов;
•     включение в государственные стандарты на оборудование, материалы и конструкции, транспортные средства показателей их энергоэффективности ;
•     сертификация топливо - энергопотребляющего, энергосберегающего и диагностического оборудования, материалов, конструкций,
• транспортных средств, а также энергетических ресурсов;
•     сочетание интересов потребителей, поставщиков и производителей энергетических ресурсов;
• заинтересованность юридических лиц –производителей и поставщиков энергетических ресурсов эффективном использовании энергетических ресурсов

3. Вопрос. Типы и виды теплоносителей. Теплоиспользующие установки вашего предприятия. Непроизводственные затраты тепла.

Теплоносители

К основным теплоносителям промышленности относятся следущие вещества.

Вода  широко используется в качестве теплоносителя. К преимуществам воды как теплоносителя следует отнести ее высокую плотность, относительно высокую удельную теплоемкость, сравнительно низкую вязкость, высокие значения коэффициента теплоотдачи, низкую химическую активность, нетоксичность, относительно низкую стоимость и доступность, возможность регулирования уровня температуры. Недостатком воды является ограниченный верхний уровень температуры.

Водяной  пар  - самый распространенный теплоноситель для производственных целей. Его преимуществами являются высокая теплота парообразования, высокие значения коэффициента теплоотдачи при кипении воды и при конденсации пара, возможность поддержания постоянного режима теплоиспользующего оборудования, благодаря постоянству температуры при конденсации, нетоксичность, доступность. Водяной пар имеет сравнительно невысокую вязкость и приемлемую плотность.

Топочные  газы   используют в качестве греющего теплоносителя в большинстве случаев на месте их получения для непосредственного нагревания материалов и изделий, качество которых не зависит от загрязнения продуктами сгорания. Преимуществом топочных газов является возможность их получения непосредственно у аппаратов, теплоснабжение которых они обеспечивают.

Горячий  воздух  в технологии швейного производства используют для сушки материалов, где он служит для доставки теплоты к материалу и транспортирования из сушильной камеры испарившейся влаги. К преимуществам горячего воздуха относят его нетоксичность и доступность. Недостатками воздуха как теплоносителя являются низкие плотность и удельная теплоемкость, низкие значения коэффициента теплоотдачи.

Технология швейного производства связана с использованием технологического пара и сжатого воздуха.

Для получения пара используются паровые двухбарабанные водотрубные  котлы, работающие на газе, мазуте и  угле. Котлы предназначены для  получения водяного пара с давлением (0,8-0,9) МПа и 1,3 МПа. Уходящие дымовые газы имеют температуру (250-320) С.

Горячую воду с температурой 150^о С, получают в водогрейных котлах, оснащенных вентилятором и дымососом.

Для получения сжатого  атмосферного воздуха используют поршневые  компрессоры общего назначения с  избыточным давлением около 0,8 МПа. Подогрев воздуха осуществляют в  калориферах различного типа.

В производственных помещениях устанавливают осевые вентиляторы  с производительностью до 50000 м3/ч.

1.   Затраты тепла на вентиляцию и кондиционирование воздуха

          Системы вентиляции и кондиционирования  воздуха в силу больших воздухообменов (кратность которых составляет  от 5 до 20 в час и более в зависимости от производства) являются на швейных предприятиях практически вторым потребителем тепловой и электрической энергии после установок технологического оборудования.

2. Затраты тепла на восполнение потерь тепла при транспортировке теплоносителей, разогрев трубопроводов после длительных остановок, разогрев оборудования после ремонтов и непредвиденных остановок и холостой ход машин;

- потери тепла от трубопроводов  в окружающую среду зависит  от конструкции тепловой изоляции, и ее состояния в процессе эксплуатации, при нормальных условиях они составляют 5% от затрат на технологические нужды;

- потери тепла на разогрев  трубопроводов, холостой ход машин  и т.д. по эксплуатационным  данным предприятий могут быть  оценены в пределах (3-5)%.

3. Расходы на бытовые нужды – зависят от числа работающего персонала. Величина расходов косвенно характеризуется расходом тепла на технологические нужды и составляет от 3 до 6%.

4. Вопрос. Принцип составления теплового баланса предприятия. Расчет и анализ производственных потерь на предприятии.

Тепловой баланс является основой для анализа уровня технологической оснащенности и энергонасыщенности предприятий, эффективности использования энергетических ресурсов в производстве конечной продукции. Он базируется на основном законе природы -  законе  сохранения и превращения энергии.

Составление теплового баланса  начинается со сбора общих сведений о предприятие.

Тепловой баланс составляется по результатам обследования отдельных  видов оборудования, технологических  процессов, цехов, общезаводского хозяйства  и предприятия в целом. Анализ теплового баланса позволяет:

• оценить уровень энергоиспользования;
• рассчитать к.п.д. оборудования и технологических процессов;
• выявить возможные резервы экономии энергоресурсов;
• определить пути снижения или исключения потерь энергии;
• обосновать необходимость замены устаревшего оборудования и технологий;
• выбрать наиболее экономичные виды энергоносителей и их параметры;
• разработать оптимальные схемы энергоснабжения и режимы энергопотребления цехов и предприятия.

Общий расход тепла по предприятию  кроме суммы цеховых расходов включает в себя и расходы вспомогательных  цехов, помещений и потери в наружных трубопроводах.

Эффективность работы отдельных  установок, технологических процессов и всего предприятия находится путем сравнения фактических к.п.д. с нормативными или теоретическими.

5. Вопрос. Виды и этапы энергосберегающих мероприятий. Основные виды вторичных энергоресурсов (ВЭР). Возможность использования ВЭР на вашем предприятии.

В России на единицу выпускаемой продукции расходуется в 3 раза больше энергоносителей, чем в индустриально развитых странах мира, что делает нашу экономику неконкурентоспособной, стимулируя импорт промышленных и потребительских товаров и экспорт сырья.

Одной из причин высокой  энергоемкости производства является исключительно низкий уровень полезного  использования энергетических ресурсов.

Энергосберегающая политика на предприятии должна проводиться в несколько этапов:

1. выявляются факты потерь энергии, ее нерационального производства и использования, а также факты получения недостоверных результатов работы измерительной системы;
2. определяются причины возникновения указанных фактов;
3. проводятся мероприятия по устранению выявленных причин.

  Можно выделить следующие  три группы энергосберегающих  мероприятий:

- утилизационное и регламентное  обслуживание оборудования для  поддержки требуемых эксплуатационных  характеристик;

- энергетическая модернизация  и оптимизация;

- интенсивное энергосбережение (реконструкция оборудования и  введение новых технологических  принципов работы).

Потери, устранение которых  возможно и экономически целесообразно, делятся на потери, обусловленные:

- неудовлетворительной эксплуатацией  технологического оборудования (неполная загрузка технологического оборудования, неплановые простои оборудования, нарушение технологического процесса, неудовлетворительная организация труда и т.п.);

- конструктивными недостатками технологического оборудования, компоновочных решений его установки и технологического режима работы и т.д. (наличие двигателей завышенной мощности, работа оборудования не в автоматическом режиме и т.п.).

Под вторичными энергоресурсами (ВЭР) подразумевают энергетический потенциал продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах, который  не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью  использован для энергосбережения других потребителей.

По видам энергии вторичные  энергоресурсы подразделяют на горючие, тепловые и ВЭР избыточного давления.

Горючие (топливные) ВЭР  - это энергоресурсы, содержащие химически связанную энергию отходов технологических процессов, неиспользуемые или непригодные для дальнейшей технологической переработки, которые могут быть применены в качестве топлива.

Тепловые  ВЭР – это тепловые отходы, представляющие собой тепловую энергию основной, побочной, промежуточной продукции, отходов производства, рабочих тел систем охлаждения технологических агрегатов, теплоносителей, отработавших в технологических установках, которые в дальнейшем не используют для теплоснабжения других потребителей.

ВЭР избыточного давления – потенциальная энергия газов, выходящих из технологических агрегатов с избыточным давлением, которое необходимо снижать перед следующей ступенью их использования или при выбросе в атмосферу.

 У теплоиспользующих  установок швейной промышленности  главными являются тепловые ВЭР.

Для характеристики состояния  использования ВЭР на предприятии применяют следующие показатели: выход ВЭР, фактическое использование ВЭР, резерв утилизации ВЭР, коэффициент утилизации ВЭР.

Выход  ВЭР  - количество вторичных энергетических ресурсов, образующихся в данном технологическом агрегате за рассматриваемый интервал времени.

Для тепловых ВЭР выход  определяют с помощью уравнения

qт=m(h1-h0)

К  основным видам тепловых ВЭР швейной промышленности следует  отнести конденсат глухого пара и паровоздушную смесь.

Конденсат глухого пара  как вид ВЭР получается при работе машин и оборудования для влажно-тепловой обработки материала. Конденсат глухого пара имеет высокий энергетический потенциал, высокий коэффициент теплоотдачи (порядка 10 кВт/м К), высокую плотность, сравнительно низкую вязкость, отсутствие загрязняющих примесей  и низкую химическую активность. Совокупность всех этих показателей дает возможность утилизировать теплоту конденсата, используя простые теплообменники с небольшой поверхностью теплообмена, а, следовательно, и при минимальных капитальных и эксплуатационных затрат.

Паровоздушная смесь  - как вид ВЭР, по показателям качества существенно уступает конденсату пара. Источником отработанной паровоздушной смеси являются сушильные машины и машины для влажно-тепловой обработки материала.

Паровоздушная смесь, выходящая из машин влажно-тепловой обработки, имеет температуру не ниже 100⁰С и значительно большое влагосодержание, чем паровоздушная смесь, выходящая из сушильных машин, что приводит к повышению энтальпии паровоздушной смеси в коэффициента теплоотдачи от нее к поверхности теплообмена.

Особенностью применения теплоты паровоздушной смеси  является то, что при ее охлаждении ниже точки росы на поверхности теплообмена  выпадает влага, что может привести к коррозии элементов конструкции.

6. Вопрос. Что входит в понятие кондиционированный воздух. Применяемая система освещения на вашем предприятии, возможность ее модернизации для экономии электроэнергии.

Кондиционирование воздуха, применяемое в промышленных и помещениях, предназначено для поддержания температуры и влажности воздуха на определенном уровне. Во многих случаях поддержание комфортных, условий необходимо для работающего персонала, но в целом ряде случаев они определяются также тем, что технологические процессы на производстве требуют определенного уровня температур и влажности. Система кондиционирования воздуха должна обеспечивать сложный энергобаланс внутри здания. Если эта система плохо спроектирована или работает неэффективно, то энергобаланс может легко нарушится и образующиеся потери энергии, окажут значительное влияние на уровень эксплуатационных расходов. Если становится очевидным, что применение кондиционирование воздуха в административном здании или на предприятии зимой обходится очень дорого, то использование этой системы для создания комфортных условий летом также приведет к значительным расходам энергии.

Освещение – это еще одна область, которой пренебрегали при рассмотрении вопросов экономии энергии. Однако сегодня этим заняты крупнейшие фирмы и научные учреждения.

Лампы накаливания и ртутные лампы обладают относительно низким световым эквивалентом потока излучения. Люминесцентные лампы с этой точки зрения гораздо лучше, и еще лучше натриевые и металлогологенные лампы.

Лампы с высоким световым эквивалентом потока излучения широко применяются из-за большого срока  службы. В настоящее время имеются  белые люминесцентные лампы со световым эквивалентом потока излучения свыше 70 лм/Вт, которые обладают также высокой  цветопередачей.

Меры по экономии энергии в промышленных зданиях имеют много общего с мерами, рекомендованными для систем кондиционирования воздуха и других установок. Однако имеются и свои специфические особенности.

Большая часть воздуха, поступающего в промышленное здание, требует доведения  его до приемлемых внутренних условий, тепло отработанного воздуха  можно утилизировать для подогрева  приточного воздуха и поддержания  комфортных и безопасных условий. Если применяется принудительная вентиляция, то избыточное  использование воздуха  означает рост эксплуатационных расходов. Большинство промышленных зданий имеют большие двери, монтажные площадки и пр. Но даже небольшие отверстия, такие как неиспользуемые вентиляционные каналы и щели в крыше, могут привести к значительным потерям теплоты. Для защиты длительно открытых дверей можно использовать завесы теплым воздухом.

Для компенсации потерь теплоты  через открытые двери требуется  значительный расход энергии. Например, по западным источникам  для двери  размером (3х3м) в пересчете на внешнюю  температуру -1^о С и внутреннюю температуру 18^о С, чтобы компенсировать потери теплоты через открытую дверь нужно затратить в течении 3 месяцев приблизительно 1900 ф.ст. (Принимается, что здание отапливается от теплового источника с КПД 80% в течении 8 ч в сутки 5 дней в неделю). Установка воздушной завесы будет стоить гораздо дешевле. При этом может использоваться имеющаяся нагревательная установка или независимый источник теплоты.

7. Вопрос. Принципы и оборудование для утилизации сбросной теплоты.

Оборудование утилизации сбросной теплоты

Утилизация сбросной теплоты  является одним из основных способов экономии энергии. Эта теплота содержится в воздухе, газах, и жидкостях. Основным элементом системы утилизации является теплообменник. Известны различные типы теплообменного оборудования, принцип работы которых различен.

1. Теплообменник с тепловыми трубами представляет собой пучок ребристых труб, собранных в виде обычного теплообменника. Тепловая труба представляет собой герметичный контейнер с фитилем. Фитиль содержит рабочую жидкость, которая служит теплопередающей средой. Если теплота передается к одному концу тепловой трубы, то жидкость в фитиле на этом конце испаряется, пар поступает к более холодным зонам тепловой трубы, в которых конденсируется, и скрытая теплота конденсации отводится.
2. Теплообменники с промежуточным теплоносителем или кольцевые змеевики. Они состоят из двух теплообменных агрегатов, которые связаны между собой системой циркуляции жидкого теплоносителя.
3. Теплообменники с промежуточным газовым теплоносителем и вентилятором.
4. Вращающиеся регенераторы имеют специальную насадку, обеспечивающую перенос тепла от более горячего потока к менее горячему потоку. Гигроскопические регенераторы переносят и влагу из одного потока в другой.
5. Пластинчатые теплообменники.
6. Рекуператоры представляют собой теплообменники типа газ-газ, используются для рекуперации тепла сбросных газов. Рекуператоры бывают конвективные и радиационные.
7. Тепловые насосы. Принцип работы теплового насоса основан на нагреве, испарении и конденсации циркулирующего рабочего тела. Используется в системах, в которых требуется как нагрев, так и охлаждение, например круглогодичное кондиционирование и отопление с использованием отработанной теплоты холодильных установок (сушилки с тепловым насосом).
8. Теплообменники других типов.
9. Котлы-аккумуляторы. Среды, аккумулирующие теплоту.  
8. Вопрос. Прогнозное моделирование в области энергосбережения, исходные данные, анализ и структура.

В менеджменте считают, что  прогнозирование – это метод в котором используется как накопленный в прошлом опыт, так и текущие допущения насчет будущего с целью его определения. Результатом является картина будущего, которую можно использовать как основу для планирования. Создание и повсеместное использование ПЭВМ позволяют более широко использовать формальные методы прогнозирования. Появляются новые возможности для анализа последствий принятых решений для их практической реализации. ПЭВМ позволяют:

1. проанализировать большой массив исходных данных по всему предприятию;
2. наложить варианты развития топливно-энергетического комплекса в стране, в мире и своем регионе;
3. сделать расчет на значительный период времени;
4. проанализировать большое число прогнозных вариантов, выполнить оптимизацию и найти пути их реализации;
5. повысить точность и надежность расчетов путем испытания на моделях.

Прогноз является эффективным  инструментом при выработке решений, если он полный, точный и достоверный.

    В области энергосбережения  прогнозирование основывается на  предметной информации об объекте.  Анализ результатов прогнозирования  даст конкретные решения по  изменению функций организационно-производственной  системы (ОПС) и подсказывает  пути к изменению структуры  и параметров объекта прогнозирования.  Первым шагом является написание прогнозного сценария – это установление логической последовательности событий с целью показать, как, исходя из существующей ситуации, может шаг за шагом развиваться будущее состояние анализируемого объекта. Основное значение при написании сценария имеет выявление основных факторов, позволяющих достичь поставленные цели, а также определение критериев достижения этой цели.

     Структурное прогнозирование, необходимость в нем возникает при системном и ситуационном менеджменте. Позволяет найти решение проблемы при сохранении функций, но при изменении структуры или параметров объекта прогнозирования. Эти методы основываются на качественной, логической и количественной информации.

     Наиболее часто применяется прогнозирование по аналогии. Многие практики отдают преимущество этому типу прогнозирования. Используются поездки по изучению опыта других предприятий и т.п. Успешным такое прогнозирование может быть только в одном случае, если существует полная аналогия между предприятиями.

Задача №1

Из парового котла в  пароперегреватель поступает пар (G) при давлении (P) и степени сухости (X). Температура пара после пароперегревателя (T) равна. Найти количество теплоты, которое пар получает в пароперегревателе

Дано:

G = 2600кг/с

P = 0,128МПа = 1,28бар

X = 0,98

T = 364˚

Найти: Q - ?

Решение:

I1 =2640 кДж/кг

I2 = 3180 кДж/кг

q = I1 - I2

q = 3180 - 2640 = 540 кДж/кг

Q = q * G

Q = 540 * 2600 = 1404000 [кВт] = 1404 [мВт]

Ответ: Q = 1404 [мВт], количество теплоты, которое пар получает в пароперегревателе.

Задача №2

Для использования теплоты  газов, уходящих из паровых котлов, в газоходах устанавливают воздухоподогреватели. Газы проходят внутри труб встроенного  теплообменника и подогревают воздух, проходящий поперек тока газа. Температура  газов на входе (tr1) и выходе (tr2), объемный состав газа, проходящего через воздухоподогреватель: CO2 = 12%; О2 = 6%; H2O = 8%; N2 = 74%.