Етап 1. Процес стиснення газового потоку в механічних компресорах є споживачем електричної енергії. Стратегія енергозбереження полягатиме у зменшенні як абсолютних – W компр, (кВт.год/год), так і питомих – w компр, (кВт.год/кг газу), витрат електричної енергії.
В нашому конкретному випадку розрахункова формула для визначення витрати електричної енергії на процес стиснення газо-парового потоку в водокільцевому компресорі, що входить до складу вакуум-конденсаторної установки цукрового заводу, (наприклад, у ВВН-50) має наступний вигляд:
W ВВН = Q ВВН· ρп.газ· l aВВН / (3600 ·ηВВН ) · ηел.прив (9.1)
де:
Q ВВН – об’ємний пропуск паро-газової суміші через проточну частину компресора, за станом на вході в компресор, м3/год;
l aВВН – адіабатична робота стискання паро-газової суміші в компресорі, кДж/кг. Визначається за побудовою процесу стискання в термодинамічній системі координат.
ρгаз– питома густина паро-газової суміші на вході в компресор, кг/м3. Може бути визначено за ф-лою Менделєєва-Клапейрона: p/ ρп.газ =R п.газ ·T п.газ.
ηВВН – ККД (адабатичний) компресора, од. Визначається за паспортом компресора.
ηел.прив – ККД (електромеханічний) електропроиводу компресора, од. Визначається за паспортом електроприводу.
Зрозуміло, що для визначення витрати електроенергії – W ВВН, всі параметри, що входять в структуру формули (1.9) мають бути визначені, як і визначені технічні рішення, що впливають на їх зміну.
Реальними енергетичними параметрами, що впливають на зменшення витрати електричної енергії на стиснення є:
- Q газ, потрібно його зменшення, технічні рішення відомі;
- l aВВН, потрібно її зменшення, технічні рішення відомі;
- ρгаз, потрібно її зменшення, технічні рішення відомі;
- ηВВН, потрібно його збільшення, технічні рішення відомі;
- ηел.прив, потрібно його збільшення, технічні рішення відомі.
Етап 2. Макропоказником енергоспоживання процесу стиснення є годинна витрата теплоти, що визначається формулою (1.9)
Показником енергетичної ефективності процесу стискання в компресорі є питома витрата електроенергії на один кг газового потоку, що стискається – w ВВН, кВт.год/(кг/год), або кВт/кг:
w ВВН = W ВВН / G ВВН (9.2)
де:
G ВВН – масова витрата паро газової суміші у компресорі, кг/год. Визначається за формулою: G ВВН = Q ВВН· ρп.газ.
Етап 3. За базу порівняння визначаємо ВКУ аналогічного європейського підприємства такої ж виробничої потужності у якого витрата електроенергії і питома витрати електроенергії на стискання паро газової суміші – (W ВВН) Lim і (w ВВН)Lim на 30 % менші.
Етап 4. Формування методики розрахунків не становить труднощів.Методика розрахунку обсягів споживання електричної енергії та її питомої витрати зводиться до використання формул (1.9) та (2.9).
Етап 5. Енергетичні недосконалості процесу стискання визначаються шляхом порівняння фактичних параметрів та параметрів на підприємстві – базі порівняння.
Енергетичними недосконалостями є:
- завищена на 20 % подача компресора, внаслідок завищеної витрати утфельної пари та нещільності вакуумної системи;
- завищена на 10 оС температура паро газової суміші на виході з конденсатора перед компресором, внаслідок конструктивної недосконалості конденсатора;
Таким чином, існуюча система станції транспортування газо-парового потоку налічує два вузли енергетичної недосконалості (ВЕН), що обумовлюють її енергозатратність.
Етап 6. Формуємо систему технічних рішень, що ліквідують всі два виявлені ВЕН, а саме:
- потрібно зменшити на 20 % подачу паро-газової суміші компресором за рахунок виконання відповідних робіт у продуктовому відділенні та на випарній
установці цукрового заводу;
- потрібно зменшити на 10 оС температуру паро-газової суміші на виході з конденсатора, за рахунок удосконалення системи взаємодії парового потоку з потоками циркуляційної води в конденсаторі.
Етап 7. Формуємо перелік пропозицій на перший (він же завершальний) етап робіт з енергозбереження, включивши в нього ліквідацію всіх двох виявлених ВЕН.
Перелік пропозицій з енергозбереження включає в себе:
- провести роботу зі зменшення на 20 % подачі паро-газової суміші компресором за рахунок виконання відповідних робіт у продуктовому відділенні та на випарній установці цукрового заводу;
- провести роботу зі зменшення на 10 оС температури паро-газової суміші на виході з конденсатора, за рахунок удосконалення системи взаємодії парового потоку з потоками циркуляційної води в конденсаторі.
Етап 8. Експлуатаційними параметрами оновленої енергоощадної станції транспортування газо-парового потоку будуть:
- зменшений пропуск паро-газової суміші через компресор;
- зменшена температура паро-газової суміші на виході з компресора.
Очікуваним результатом робіт з енергозбереження є зменшення витрати електричної енергії на стиснення парогазоваого потоку, що визначено ф-лою (9.1) шляхом підстановки в неї змінених проектно-очікуваних (енергоощадних) параметрів, визначених на 6-му етапі.
Розрахунок засвідчує зменшення витрати теплової енергії – Δ W ВВН на 10 % та зменшення питомої втрати теплової енергії – Δ w ВВН на 20 %.
Етап 9. Оскільки всі виявлені ВЕН були ліквідовані за один етап (тобто на 1-му етапі) то проектно-очікувані показники всії роботи будуть аналогічними, визначеним на 8-му етапі.
Етап 10. Економічним показником реалізованих робіт з енергозбереження буде зменшення витрат коштів на закупівлю електричної енергії на експлуатації ВВН-50 – Δ S, грн/міс (одиницю виміру часу потрібно узгодити із Замовником робіт). Відповідне визначення Δ S буде здійснено за формулами:
ΔS = S 2 – S 1, (9.3)
S 1 = Q 1 · C q (9.4)
S 2 = Q 2 · Cq (9.5)
де:
S 1– витрата коштів на закупівлю електричної енергії на ВВН-50 до проведення робіт з енергозбереження, грн/міс;
S 1– витрата коштів коштів на закупівлю електричної енергії на ВВН-50 після проведення робіт з енергозбереження, грн/міс;
C е/е Σ– повна собівартість відпущеної від власної ТЕЦ електричної енергії для потреб цукрового заводу, грн/кВт.год.
Етапи 11 – 15 виконуються у разі наявності вимог Замовника щодо їх виконання і методологія їх виконання в лекційному матеріалі не наводиться.
9.2.2. Енергозбереження у процесі переміщення рідини відцентровими насосами
Етап 1. Процес переміщення рідини відцентровими насосами є споживачем електричної енергії. Стратегія енергозбереження полягатиме у зменшенні як абсолютних – W насос, (кВт.год/год), так і питомих – w насос, (кВт.год/т рідини), витрат електричної енергії.
В нашому конкретному випадку розрахункова формула для визначення годинної витрати електричної енергії на в насосній установці W насос, кВт.год/год, що входить до складу станції перекачування конденсату від цукрового заводу в ТЕЦ, (наприклад, для насосу СОТ-100) має наступний вигляд:
W насос = [ Q насос· H насос / (3600·ηнасос·η ел.прив)] · ρрід · ĝ · 10– 3 (9.6)
де:
W насос – годинна витрата електричної енергії (чисельно дорівнює електричній потужності), яку споживає насос, (кВт.год/год) або кВт.
Qнасос– фактична подача насосу, з урахуванням рециркуляції (у разі її наявності), м3/год;
Hнасос– напір, що розвиває насос, з урахуванням дроселювання (у разі його наявності) потоку у нагнітальному трубопроводі, м.вд.ст.;
ρрід – питома густина рідини, що перекачується, кг/м3;
ĝ – прискорення вільного падіння, дорівнює 9,8 м/с2;
ηнасос – ККД насосу, од. Визначається за паспортом насоса у відповідності до фактичної подачі насосу.
ηел.прив – ККД (електромеханічний) електропроиводу компресора, од. Визначається за паспортом електроприводу.
Реальними енергетичними параметрами, що впливають на зменшення витрати електричної енергії на переміщення рідини відцентровими насосами є:
- Q насос, потрібно його зменшення, технічні рішення відомі;
- Н насос, потрібно його зменшення, технічні рішення відомі;
- ρрід, потрібно її зменшення, технічні рішення відомі;
- ηнасос, потрібно його збільшення, технічні рішення відомі;
- ηел.прив, потрібно його збільшення, технічні рішення відомі.
Етап 2. Макропоказником енергоспоживання процесу переміщення рідини насосами є годинна витрата теплоти, що визначається формулою (6.9)
Показником енергетичної ефективності процесу переміщення рідини насосами є питома витрата електроенергії на одну тонну рідини, що переміщується – w насос, кВт.год/(кг/год), або кВт/кг:
w насос = W насос / G насос(9.7)
де G насос– масова витрата паро газової суміші у компресорі, кг/год. Визначається за формулою: G насос= Q насос· ρрід.
Етап 3. За базу порівняння визначаємо насосну установку аналогічного європейського підприємства такої ж виробничої потужності у якого витрата електроенергії і питома витрати електроенергії на переміщення конденсату від заводу в ТЕЦ – (W насос) Lim і (w насос)Lim на 20 % менші.
Етап 4. Формування методики розрахунків не становить труднощів.Методика розрахунку обсягів споживання електричної енергії та її питомої витрати зводиться до використання формул (6.9) та (7.9).
Етап 5. Енергетичні недосконалості процесу перміщення конденсату від заводу в ТЕЦ визначаються шляхом порівняння фактичних експлуатаційних параметрів та параметрів на підприємстві – базі порівняння.
Енергетичними недосконалостями є:
- завищена на 20 % подача насосу, внаслідок завищеної витрати технологічної пари на технологічні потреби заводу;
- завищений напір насосу, внаслідок “завуженого” діаметру конденсатопроводу від заводу в ТЕЦ та наявності дросельного регулювання подачі насосу;
Таким чином, існуюча система станції транспортування конденсату налічує три вузли енергетичної недосконалості (ВЕН), що обумовлюють її енергозатратність.
Етап 6. Формуємо систему технічних рішень, що ліквідують всі три виявлені ВЕН, а саме:
- потрібно зменшити на 20 % подачу насосу за рахунок виконання відповідних робіт у напряму зменшення паро споживання заводу;
- потрібно зменшити на 10 % напір, який розвиває насос, за рахунок збільшення діаметру конденсатопроводу;
- потрібно зменшити на 15 % напір, який розвиває насос, за рахунок застосування частотного регулювання подачі насосу;
Етап 7. Формуємо перелік пропозицій на перший (він же завершальний) етап робіт з енергозбереження, включивши в нього ліквідацію всіх трьох виявлених ВЕН.
Перелік пропозицій з енергозбереження включає в себе:
- провести роботу зі зменшення на 20 % подачі насосу за рахунок виконання відповідних робіт у напряму зменшення пароспоживання заводу;
- зменшити на 15 % напір, який розвиває насос, за рахунок збільшення діаметру конденсатопроводу;
- зменшити на 15 % напір, який розвиває насос, за рахунок застосування частотного регулювання подачі насосу;
Етап 8. Експлуатаційними параметрами оновленої енергоощадної станції переміщення конденсату будуть:
- зменшена подача насосу;
- зменшений напір насосу.
Очікуваним результатом робіт з енергозбереження є зменшення витрати електричної енергії на перміщення конденсату, що визначено ф-лою (6.9) шляхом підстановки в неї змінених проектно-очікуваних (енергоощадних) параметрів, визначених на 6-му етапі.
Розрахунок засвідчує зменшення витрати теплової енергії – Δ W насос на 10 % та зменшення питомої втрати теплової енергії – Δ w насос на 13 %.
Етап 9. Оскільки всі виявлені ВЕН були ліквідовані за один етап (тобто на 1-му етапі) то проектно-очікувані показники всії роботи будуть аналогічними, визначеним на 8-му етапі.
Етап 10. Економічним показником реалізованих робіт з енергозбереження буде зменшення витрат коштів на закупівлю електричної енергії на експлуатацію насосу СОТ-100 – Δ S, грн/міс (одиницю виміру часу потрібно узгодити із Замовником робіт). Відповідне визначення Δ S буде здійснено за формулами:
ΔS = S 2 – S 1, (9.8)
S 1 = Q 1 · C q (9.9)
S 2 = Q 2 · Cе/еΣ (9.10)
де:
S 1– витрата коштів на закупівлю електричної енергії на насос СОТ-100 до проведення робіт з енергозбереження, грн/міс;
S 1– витрата коштів коштів на закупівлю електричної енергії на СОТ-100 після проведення робіт з енергозбереження, грн/міс;
C е/е Σ– повна собівартість відпущеної від власної ТЕЦ електричної енергії для потреб цукрового заводу, грн/кВт.год.
Етапи 11 – 15 виконуються у разі наявності вимог Замовника щодо їх виконання і методологія їх виконання в лекційному матеріалі не наводиться.
