Тепловые системы и энергобалансы промышленных предприятий

1. Введение. Общие сведения о системах теплоэнергоснабжения.

Современные крупные заводы энергоёмких отраслей промышленности состоят из значительного числа различных технологических и энергетических установок, образующих совместно производственный комплекс.

Теплоэнергетической системой промышленного предприятия (ТЭС ПП) называют систему, объединяющую на предприятии все источники различных энергоресурсов (ЭР), включая технологические агрегаты, а также всех потребителей ЭР. Задачей рационального построения ТЭС ПП является организация оптимального распределения и использования различных ЭР. При этом необходимо учитывать реальные (вплоть до часовых) графики и режимы работы всех агрегатов, как генерирующих, так и потребляющих ЭР в любой отрезок времени для обеспечения надёжной и экономичной работы, как отдельных агрегатов, так и предприятия в целом, определение характера и мощности необходимых резервных источников ЭР.

От совершенства построения ТЭС ПП зависит народнохозяйственная эффективность использования энергоресурсов на заводе и размеры их потерь; а также потребность предприятия во внешних ЭР, в капиталовложениях; влияние предприятия на окружающую среду и др.

К энергоресурсам, охватываемым ТЭС ПП, относятся все их виды, имеющиеся на предприятиях, в том числе: водяной пар различных параметров от разных источников и горячая вода; горючие газы - доменный, коксовый, конвертерный, нефтеперерабатывающих агрегатов, ферросплавных электропечей; физическая теплота отходящих газов различных технологических агрегатов, а также остывающей продукции; теплота охлаждения конструктивных элементов технологических агрегатов; теплота расплавленных шлаков; горючие нетранспортабельные отходы производства; избы-точное давление различных газов и жидкостей; сжатый воздух для технологических процессов и производственных нужд; кислород технический (содержание О₂ 99,5%) и технологический (О₂ 95%), газообразный и жидкий.

Абсолютный и относительный (сравнительный) вывод из потребления перечисленных видов ЭР могут сильно различаться на различных предприятиях, так же, как и реальные графики их выходов и потреблений. Поэтому, для правильного построения и организации эксплуатации ТЭС ПП необходимо знать энергетические характеристики технологических агрегатов, а так же основы соответствующих технологических процессов.

Существует ряд путей экономии топлива на предприятиях: применение энергосберегающей технологии и энергетического совершенствования технологических агрегатов и процессов. Их внедрение при том же эффекте в 3-4 раза дешевле, чем разработка новых нефтяных и газовых месторождений: повышение КПД (снижение удельных расходов топлива) энергетических установок и агрегатов, как генерирующих, так и потребляющих различные энергоресурсы, например, КПД котлов, турбин, компрессоров, кислородных установок, оборудования утилизационных установок; оптимальное, с народнохозяйственной точки зрения, построение ТЭС ПП.

Оптимизация построения ТЭС ПП необходима для решения следующих задач:

-обеспечение бесперебойного снабжения потребителей всеми видами энергоресурсов нужных параметров в любой отрезок времени;

-максимальное и наиболее эффективное использование всех внутренних энергоресурсов, определение оптимального направления их использования;

-обеспечение балансирования приходов и расходов энергоресурсов в любой отрезок времени с учётом реальных графиков работы производственных агрегатов с целью снижения, а в пределе и исключения потерь различных энергоресурсов из-за дебалансов. Есть заводы, на которых потери доменного газа из-за дебалансов достигают более 10%;

-наиболее экономичное резервирование источников энергоресурсов по предприятию;
-оптимальный выбор энергоносителей для тех или иных производств, в частности, оптимальное распределение различных видов топлива по потребителям в зависимости от его пирометрических и других характеристик;
-возможность комплексной оптимизации, как энергохозяйства предприятий в целом, так и отдельных установок по типам и параметрам;
-выявление наиболее вероятных и длительных режимов работы тех или иных установок и агрегатов, что важно для правильного выбора их типоразмеров, режимных характеристик и др.;
-определение наиболее экономичных и эффективных связей ТЭС ПП с другими предприятиями и установками, а также общими условиями энергоснабжения района.

Правильно построенная ТЭС ПП является, кроме того, базой для оптимального построения топливно-энергетического баланса региона. Сейчас общепризнано, что любую оптимизацию сложных комплексов необходимо вести на основе системного подхода.

По существу, пока нет полноценного критерия степени совершенства (рациональности) построения ТЭС ПП. Какая-либо ТЭС ПП может не иметь прямых потерь по всем энергоресурсам, но быть далеко не оптимальной с народнохозяйственной точки зрения, т.к., например, расходует высококачественное дефицитное горючее или высокотемпературную теплоту для покрытия потребностей в низкотемпературной теплоте.

2. Системы теплоснабжения. Классификация потребителей тепла, принципы построения подсистем. 

3. Системы пароснабжения. Схемы сбора и возврата промышленного конденсата.

4. Системы водоснабжения и водоподготовки. 

5. Системы воздухоснабжения. 

6. Системы газоснабжения.

7. Общие и отличительные принципы построения подсистем.

8. Принципы приёма, распределения и использования ресурса в различных системах.

9. Контроль и регистрация параметров энергоносителя в приёмных, распределительных и использующих устройствах.

10. Контроль и регулирование в приёмных, распределительных и использующих устройствах. Автоматизация и диспетчеризация.

11. Общие сведения об энергобалансах.

12. Топливные балансы, основные показатели энергетического баланса.

13. Пароконденсатные балансы.

14. Балансы горючих ВЭР.

15. Основы построения систем мониторинга энергобалансов промышленного предприятия.