Возможности использования вторичных энергетических ресурсов

МИНЕСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 

 

 

Курсовая работа

Дисциплина: «Организация энергетического производства»

 

 

 

 

 

Группа 

Выполнил:

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ.

 

Введение          3

1. Раздел №1 Возможности использования вторичных энергетических ресурсов          5
2. Раздел №2    Расчетная часть по заданному варианту    13
3. Заключение         26

Библиографический список        27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

    Современное производство связано с потреблением в больших объемах электроэнергии, топлива и других энергоносителей (пар, сжатый воздух, горячая вода, газообразное, твердое и жидкое топливо и т. п.).

Энергетическое хозяйство  промышленного предприятия – это совокупность энергетических установок и вспомогательных устройств с целью обеспечения бесперебойного снабжения предприятия различными видами энергии и энергоносителей, таких, как натуральное топливо (газ, мазут и др.), электрический ток, сжатый воздух, горячая вода, конденсат.

Задачи энергетического хозяйства предприятия:

• обеспечение бесперебойного снабжения производства всеми видами энергии;
• наиболее полное использование мощности энергоустройств и их содержание в исправном состоянии;
• снижение издержек на потребляемые виды энергий.

В задачу энергетического  хозяйства входит также выполнение правил эксплуатации энергетического оборудования, организация его технического обслуживания и ремонта, проведение мероприятий, направленных на экономию энергии и всех видов топлива, а также совершенствование и развитие энергохозяйства.

Потребление энергии  в производстве (спрос) в зависимости  от времени суток, дней недели и календарных  периодов происходит неравномерно. Потребность  предприятий в энергии может  покрываться за счет полного обеспечения  энергией всех видов от собственных установок. Небольшие, а иногда и средние машиностроительные предприятия получают все виды энергии от районных систем, соседних предприятий и объединенных цехов. Больше всего распространен комбинированный вариант, при котором отдельные виды энергии (электроэнергия и газообразное топливо),предприятия получают от районных энергосистем, а другие виды энергии производятся на заводских установках. Этот вариант считается наиболее рациональным.

 

Энергетическое хозяйство  предприятия выполняет следующие  функции:

♦ обеспечение предприятия  всеми видами энергии;

♦ наблюдение за строгим  выполнением правил эксплуатации энергетического  оборудования;

♦ организация и проведение ремонтных работ;

♦ организация рационального  использования и выявления резервов по экономии топлива и энергии;

♦ разработка и осуществление  мероприятий по реконструкции и  развитию энергетического хозяйства  предприятия.

    Состав и  размеры энергетического хозяйства  предприятия зависят от характера и масштабов производства, применяемых технологических процессов, особенностей энергоснабжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел №1

Возможности использования  вторичных энергетических ресурсов

Передовой отечественный  и зарубежный опыт показывает, что  современный нефтеперерабатывающий  завод может и должен стать крупным энергетическим комплексом, полностью покрывающим свои производственные потребности в водяном паре, горячей воде за счет рационального использования вторичных энергоресурсов. Генеральными современными направлениями снижения энергопотребления являются: повышение энергетического КПД технологического оборудования, повышение уровня регенерации физического тепла нагретых продуктов, повышение КПД технологических печей. Переход на прямое воздушное охлаждение нефтепродуктов в сочетании с глубокой регенерацией вторичного тепла даст возможность значительно сократить расходы электроэнергии, в десятки раз уменьшить количество сточных вод, что, в свою очередь, позволит найти экономичные решения для их очистки. 

Систематизация технических решений  позволила сделать вывод о том, что главные направления разработки, тенденции развития генераторов тепла совпадают с основными требованиями повышения эффективности производства за счет интенсификации теплообменной аппаратуры, а также рационального использования вторичных энергоресурсов.

В химической технологии большое значение приобретает утилизация вторичных  энергоресурсов, образующихся при осуществлении  химико-технологических процессов, в первую очередь экзотермических. Рациональное использование вторичных  энергоресурсов способствует максимальному уменьшению тепловых загрязнений окружающей среды и значительному снижению затрат на топливо.

На современных установках первичной  перегонки нефти тепловая энергия  горячих нефтепродуктов используется для предварительного подогрева  нефти, промышленной теплофикационной и химически очищенной воды, для поддержания температуры быстрозастывающих продуктов, обогрева емкостей, трубопроводов, трубных лотков и др. Такие установки имеются на многих отечественных нефтезаводах. На установке в результате  рационального использования вторичных энергоресурсов нефть предварительно подогревается с 10 до 234 С. На более старых аналогичных установках нагрев нефти за счет тепла регенерируемых источников не превышает 160 - 170 С. В результате теплообмена гудрон охлаждается до сравнительно низкой температуры, и для его доохлаждения до температуры хранения требуется значительно меньше воды, чем на ранее построенных установках АВТ. 

Физическое тепло технологической  продукции в особенности значительно  по своей величине в предприятиях черной металлургии при получении соответствующего продукта (чугуна, стальных слитков и заготовок, кокса и др.) путем высокотемпературных огнетехнических процессов.

Использование физического тепла  слитков. Производится частично при  последующей обработке металла и зависит от организации металлургического производственного цикла, являясь наиболее эффективным при непрерывной организации последнего, в частности, в сталеплавильных и прокатных цехах.

Тушение кокса, выдаваемого из печей  при температуре порядка 1000° С, может осуществляться водой (водяное, или мокрое тушение кокса) или инертными газами, циркулирующими в замкнутой системе между гасительными устройствами и паровыми котлами-утилизаторами, использующими тепло таких газов.

При мокром тушении кокса, наиболее распространенном до настоящего времени, полностью теряется физическое тепло выдаваемого кокса. При сухом тушении кокса используется не менее 60% этого тепла в котлах-утилизаторах.

Использование физического тепла  сухого тушения кокса в паровых котлах-утилизаторах дает экономию тепла, поступающего в коксовые печи (уголь и обогревающий доменный газ), не менее 2,5%.

Выработка пара в котлах-утилизаторах, установленных, в системах СТК, в  практической работе ряда действующих  установок составляет в среднем 0,35—0,5 т пара на 1 т выдаваемого кокса.

Широкое распространение систем сухого тушения и полноценное использование  физического тепла кокса затрудняются периодичностью действия современных  коксовых печей и малой их производительностью.

Использование физического тепла получаемого продукта производства частично имеет место также в ряде других отраслей промышленности. В частности, в цементном производстве тепло получаемого конечного продукта клинкера посредством обжига в печи при температуре 1600° С используется для подогрева воздуха до 200—350° С в специальном холодильнике в виде вращающегося цилиндра. Затем этот воздух поступает в основную обжиговую печь для более экономичного сжигания топлива (рис. 13-14).

В ряде отраслей промышленности (химической, пищевой и др.) все шире используют тепло получаемого продукта в виде вторичного пара выпарных установок. Для этого применяют насос (термокомпрессор), сжимающий вторичный пар, который затем отдает тепло самой выпарной установке (рис. 3-15).

 

^ Рис. 3-14. Схема установки  для охлаждения клинкера и  нагрева воздуха: 1 — вентилятор, 2 — холодильник клинкера, 3 —  обжиговая печь, 4 — тяговое устройство.

 

^ Рис. 3-15. Схема выпарной  установки с тепловым насосом 

На рис. 3-15 показана однокорпусная  выпарная установка 1 с термокомпрессором 2 и подогревателем выпариваемого  раствора (охладителем конденсата вторичного пара) 3; 4 — вторичный пар, 5 — конденсат вторичного пара.

Использование физического  тепла отвальных металлургических шлаков с температурой выше 1000°С может  иметь большое значение в предприятиях цветной металлургии. Использование  такого тепла является еще не решенной технической проблемой.

Предлагаемые схемы  базируются на водяной грануляции расплавленных  шлаков с использованием получаемого  при этом теплоносителя (горячей  воды или пара низкого давления) для выработки электроэнергии или  для целей теплоснабжения потребителей.

Намечаются три принципиальных схемы использования тепла шлаков, основанные на:

а) мокрой грануляции (водой);

б) сухой грануляции (воздухом);

в) контактной грануляции (на подвижных охлаждающих поверхностях).

Все предложения по утилизационным установкам без грануляции оказались нерациональными из-за низкой теплопроводности застывшего шлака, так как в них предлагается использование основного количества тепла шлаков при твердой фазе.

 

Энергетические теплоиспользующие  установки.

Для использования физического  тепла отходящих газов промышленных печей применяются следующие разновидности энергетических теплоиспользующих установок:

1) установки для подогрева  воды;

2) установки для подогрева  воздуха;

3) паровые котлы-утилизаторы;

4) газотурбинные установки,  встроенные в запечный газовый тракт.

Первые две разновидности  энергоустановок имеют ограниченное применение.

Горячая вода (tв ≤ 130 ÷ 150° С), получаемая в установках на отходящих газах, может применяться  для отопительно-вентиляционных и  бытовых целей и других нагревательных процессов.

Ввиду сезонности большинства  основных потребителей тепла горячей  воды, достаточно полное годовое использование  горячей воды при сколько-нибудь значительной тепловой мощности утилизационных установок не представляется возможным.

Подогрев воздуха в  теплоиспользующих установках отходящими газами местных промышленных печей может производиться:

а) для пластической обработки  металлов воздушными молотами или прессами, причем сжатый воздух подогревается  до 250° С;

б) для нагревательных (сушки) и отопительно-вентиляционных целей в местных производственных помещениях.

Пар, получаемый в котлах-утилизаторах, может быть использован:

а) для производственных, нагревательных, отопительно-вентиляционных и бытовых тепловых целей;

б) для выработки электроэнергии или производства механической работы при раздельном энергопроизводстве;

в) для получения теплофикационной электроэнергии или механической работы агрегатов при комбинированном  энергопроизводстве на базе тепловых производственных, отопительно-вёнтиляционных и бытовых нагрузок.

Количество газов, отходящих  из промышленной печи, при нормальном режиме работы последней, как отмечено выше, более или менее постоянно. При переменном режиме работы некоторых  небольших промышленных печей, возможно, включать на параллельную работу соответствующие котлы-утилизаторы.

Установки с паровыми котлами-утилизаторами могут обеспечивать наиболее полное и рациональное использование  физического тепла отходящих  печных газов, как для теплоснабжения потребителей, так и для выработки  электроэнергии при комбинированном или раздельном энергопроизводстве.

Область целесообразного  применения паровых котлов-утилизаторов за печами зависит от начальной температуры  отходящих газов и от тепловой мощности промышленных печей, т. е. от количества потребляемого ими топлива.

Приближенно можно считать, что использование тепла отходящих  газов промышленных печей путем  установки паровых котлов-утилизаторов является рациональным, когда располагаемое  количество тепла в отходящих  газах превышает 2—3 Мккал/ч при  годовом использовании не менее 4000 ч и при температуре газов перед котлом-утилизатором не ниже 500° С.

Таким образом, при энергетическом использовании физического тепла  отходящих печных газов основным рабочим теплоносителем является почти  всегда водяной пар, вырабатываемый в котле-утилизаторе.

При повышении начальных  параметров пара на электростанции с  котлами-утилизаторами увеличивается  выработка электроэнергии при одинаковых количествах пара и одинаковых конечных давлениях пара за турбиной. В то же время повышение начальных параметров пара удорожает тепловую электростанцию. Поэтому при выборе начальных параметров пара котлов-утилизаторов для комбинированного энергопроизводства на ТЭЦ следует учитывать также возможные условия внешнего энергоснабжения и соответствующую удельную стоимость условного топлива. Комбинированное использование пара котлов-утилизаторов для теплоснабжения и электроснабжения потребителей в каждом случае должно быть экономически обосновано.

В настоящее время  применяются следующие основные конструктивные типы котлов-утилизаторов:

1) газотрубные котлы-утилизаторы,  используемые в установках малой  мощности с низким давлением  пара р0 ≤ 15 ата и для начальной  температуры отходящих газов  tо.г.н ≤ 700 ÷ 800°С;

2) змеевиковые котлы-утилизаторы  с многократной принудительной циркуляцией для начальных параметров пара р0 ≥ 18 ата, t0 ≥ 375° С;

3) водотрубные котлы-утилизаторы  с естественной циркуляцией, работающие  на газах с высокой начальной  температурой порядка 1000° С  и выше.

В котлах-утилизаторах первых двух типов, устанавливаемых за мартеновскими, металлонагревательными, ватержакетными, нефтеперегонными и другими промышленными печами, используется в основном конвективная теплоотдача газов.

К недостаткам газотрубных  котлов-утилизаторов относятся ограниченная предельная паропроизводительность – не свыше 7,5 т/ч и пригодность для производства пара давлением не выше 15 ата.

Для нормальной работы змеевиковых  котлов-утилизаторов с многократной принудительной циркуляцией необходимо наличие отходящих газов малой  запыленности и умеренной температуры. Это устраняет возможность зашлакования трубных пучков змеевикового котла.

Преимущества таких  котлов, сравнительно с котлами-утилизаторами  других типов, сводятся к следующему:

а) уменьшаются затраты  металла на котел;

б) имеются практически неограниченная мощность (пропуск газов) и возможность выработки пара повышенных ;

 

в) уменьшаются требования к качеству питательной воды;

 

г) достигается большая  компактность;

 

д) имеется возможность  применять блочные установки.

 

Поэтому змеевиковые котлы, индивидуальные или блочные с многократной принудительной циркуляцией, являются основным современным типом котлов-утилизаторов, изготовляемых отечественной промышленностью.

 

Схема блочной (централизованной) установки змеевиковых котлов-утилизаторов с многократной принудительной циркуляцией изображена на рис. 3-3. Здесь 1 и 2 – испарительные змеевики или собственно котлы-утилизаторы; 3 – общий барабан; 4 – циркуляционные насосы; 5 — групповой пароперегреватель; 6 – питательные насосы; 7 – деаэратор; 8 – расширитель непрерывной продувки; 9 – теплообменник; 10 – трубопровод химически очищенной воды.

 

^ Рис. 3-3.Схема блочной  централизованной) установки котлов-утилизаторов  с многократной принудительной  циркуляцией

Котлы-утилизаторы, устанавливаемые за печами, не требуют непрерывного обслуживания и при наличии автоблокировки нуждаются только в периодическом осмотре.

 

Централизованное использование  тепла, получаемого от отдельных  групп испарительных змеевиков, делает экономичной установку их даже у самых небольших печей. При этом испарительные змеевики в случае необходимости можно размещать в газоходах печей, не загромождая производственных площадей цехов.

 

Недостатками блочной  установки котлов-утилизаторов являются:

 

а) сложность устройства водяных экономайзеров, что затрудняет снижение температуры отходящих газов при давлениях пара порядка 18 ата и выше;

б) потребность в центральном (групповом) пароперегревателе, обогреваемом топливом (например, доменным газом).

При давлении пара котлов-утилизаторов не выше 10 ата достигаемое снижение температуры отходящих газов может быть экономично достигнуто и без водяных экономайзеров. Расход топлива на центральный пароперегреватель блочной установки незначителен по сравнению с общей экономией топлива, даваемой блочной установкой.

Для водотрубных котлов-утилизаторов, работающих на газах высокой температуры, характерным является использование  радиационной теплопередачи. Для котлов этой группы часто оказываются необходимыми специальные, расположенные первыми  по ходу газов, радиационные испарительные поверхности нагрева, охлаждающие печные газы до температуры, обеспечивающей грануляцию содержащегося в них расплавленного уноса.

Водотрубные котлы с естественной циркуляцией, работающие на отходящих  газах, применяются в ряде предприятий химической и цементной промышленности, а также в цветной металлургии.

Если необходим нагрев воздуха  для печи до высокой температуры, то конвективная часть котла может  отпасть, и он превратится в чисто  экранный котел (котел-шлакогранулятор).

Такие котлы целесообразно применять  в ряде предприятий химической промышленности, например, для предприятий с сернокислым  производством, в которых производственный процесс требует промежуточного охлаждения сернистых газов с 1100 до 400° С. В таких предприятиях котлы-утилизаторы могут заменять собой промежуточные поверхностные воздушные или водяные охладители.

До сих пор применяемые способы  использования физического тепла  отходящих горячих газов промышленных печей в основном не затрагивают  устройства и режимов работы самих печей, а только дополняют их теми или другими теплоиспользующими устройствами.

В то же время начинает применяться  также комбинированное использование  тепла отходящих газов в производственных нагревателях и энергетических теплоиспользующих установках, которое обеспечивает более рациональное энерготехнологическое использование тепла этих газов.

 

 

Применение подобных встроенных газотурбинных  установок (ВГТУ), вырабатывающих электроэнергию, представляется, бесспорно, целесообразным тогда, когда избыточное давление энергоносителя (газа), используемое в этих турбинах, необходимо по технологическим условиям, например в доменных печах повышенного давления.

В каждом частном случае необходим  технико-экономически обоснованный выбор  наиболее рационального варианта использования физического тепла отходящих газов промышленных печей.

Общеизвестно, что теплоэнергетика, являясь одной из важных отраслей народного хозяйства, связана с  использованием огромного объема топлива. Для выработки тепла и электроэнергии на котельных установках теплоэлектростанций ( ТЭС, ТЭЦ), а также в топочно-нагревательных печах технологических процессов сжигаются различные виды топливных ресурсов. В связи с этим экономичное расходование топливно-энергетических ресурсов имеет первостепенное значение. Организационно-технические мероприятия по улучшению энергопользования на промышленных предприятиях и в целом народном хозяйстве должны быть направлены на разработку и практическое внедрения всесторонне взвешенной, глубоко аргументированной концепции государственной политики по отношению к рациональному использованию вторичных энергоресурсов. Этот вопрос диктует сама жизнь, так как сейчас как никогда, остро возникла необходимость привлечения вторичных ресурсов в обеспечении потребности теплоэнергией. Передовой отечественный и зарубежный опыт позволяет судить о технической возможности и экономико-экологической целесообразности дальнейшей рационализации теплоэнергетического хозяйства, включая, в том числе вторичных энергетических ресурсов. 

 

Раздел №2

 

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ.

Методика построения сетевых графиков и расчет временных параметров сетевого графика

Модели сетевого планирования и  управления предназначены для составления  плана выполнения некоторого комплекса  взаимосвязанных работ (операций) в  как можно более краткий срок. Этот план задается специфическим образом  – в виде сети, графическое изображение которой называется сетевым графиком, а четкое определение всех временных взаимосвязей предстоящих работ является отличительной особенностью сетевых моделей.

Система методов сетевого планирования и управления (СПУ) позволяет:

1. формировать календарный план реализации некоторого комплекса работ;
2. выявлять и мобилизовывать резервы времени, трудовые, материальные и денежные ресурсы;
3. осуществлять управление комплексом работ по принципу «ведущего звена» с прогнозированием и предупреждением возможных срывов в ходе работ;
4. повышать эффективность управления в целом при четком распределении ответственности между руководителями разных уровней и исполнителями работ.

Диапазон применения СПУ весьма широк: от задач, касающихся деятельности отдельных лиц, до проектов, в которых участвуют сотни организаций и десятки тысяч людей.

Анализ сетевой модели, представленной в графической или табличной (матричной) форме, позволяет:

5. во-первых, более четко выявить взаимосвязи этапов реализации проекта;
6. во-вторых, определить наиболее оптимальный порядок выполнения этих этапов в целях, например, сокращения сроков выполнения всего комплекса работ.

Сетевой график представляет собой  схему, отражающую технологическую  последовательность и взаимосвязь  работ от их начала до момента завершения.

Сетевой график состоит из множества  событий, обозначенных кружочками, и  множества работ, изображенных стрелками, над которыми проставляется ее продолжительность или затрачиваемые ресурсы. Он наглядно показывает логическую последовательность и взаимосвязь всех действий и процессов, которые должны быть осуществлены для достижения поставленной цели. Число событий и работ на сетевом графике зависит от сложности объекта и от требуемой степени детализации разрабатываемого плана.

Работой называется процесс или действие, приводящее к достижению определенного результата. Она характеризуется продолжительностью во времени и связана с расходованием ресурсов. Каждая работа имеет номер и название, которое раскрывает ее содержание. Работа, отражающая только зависимость одного мероприятия от другого, называется фиктивной работой. Такая работа имеет нулевую продолжительность (или нулевой расход ресурсов) и обозначается пунктирной стрелкой. В случае отсутствия процесса, требующего затрат времени и ресурсов, фиктивная работа показывает, что в данном случае событие одно не может свершиться пока не будет закончено другое.

Событие – результат выполнения одной или нескольких работ, позволяющий начинать следующую работу. Каждое событие имеет номер и название, которое формулируется в прошедшем времени. Следовательно, событие, в отличие от работы, не является процессом и не сопровождается никакими затратами времени или ресурсов.

На сетевом графике работы кодируются номерами двух событий – предшествующего и последующего (например, 1-2). Событие начала планируемого процесса, у которого нет предшествующих событий, называется исходным событием: ему присваивается номер 1. Событие, которое не имеет последующих событий и заканчивает процесс, называется завершающим событием; ему присваивается последний номер в сети.

На сетевом графике каждое событие  является начальным или конечным результатом выполнения одной или  нескольких работ. Из этого вытекают основные свойства сетевого графика:

а) ни одно событие не может совершиться до тех пор, пока не будут выполнены все входящие в него работы;

б) ни одна работа, выходящая из данного события, не может начаться до тех пор, пока данное событие не совершится.

Построение сетевых графиков осуществляется по следующим правилам:

7. график строится таким образом, что каждое последующее событие изображается несколько правее предыдущего;
8. у каждой работы номер предшествующего события должен быть меньше номера последующего события;
9. в сети не должно быть событий, не имеющих предшествующих событий, кроме исходного события;
10. сетевые модели необходимо строить слева на право от начала к окончанию, то есть каждое последующее событие изображается несколько правее предыдущего;
11. при построении сетевого графика нежелательно пересечения стрелок
12. стрелка «работа» всегда должна быть направлена из события с меньшим номером к событию с большим номером
13. номер последующего события присваивается после присвоения номера предыдущему событию
14. в сети не должно быть "тупиков", то есть событий, не имеющих событий, кроме завершающего события;
15. в сети не должно быть "замкнутых контуров"; чтобы работы не возвращались к тому событию, из которого они вышли.
16. в сети не должно быть "параллельных работ", имеющих одинаковые предшествующие и последующие события; Такие работы невозможно различить на графике. В этом случае при построении сетевого графика вводится дополнительное событие или "фиктивная "работа, которая не требует затрат времени на ее выполнение и обозначается пунктирной стрелкой.