Энергоаудит системы воздухоснабжения

Рассмотрим пример проведения энергоаудита отдельной части обследуе­мого предприятия, данные которого должны входить в окончательный отчёт.

Целью энергетического обследования компрессорного оборудования, систем распределения и потребления сжатого воздуха на предприятии явля­ются анализ затрат в основном электрической энергии на его производство, а также оценка непроизводительных потерь сжатого воздуха и эффективности его использования у потребителей.

Система воздухоснабжения (СВС) промышленного предприятия является одним из самых энергоёмких потребителей, поскольку сжатый воздух отно­сится к числу распространённых энергоносителей, а его производство — к числу низкоэффективных процессов использования энергии. Анализ энер­гопотребления в реальных системах централизованного производства и рас­пределения сжатого воздуха показывает, что потребители со сжатым возду­хом используют не более 10 % подаваемой в компрессор энергии, а 80—90 % потребляемой мощности выделяется в виде теплоты и теряется при ее отводе.

Структурно СВС (рис. 12.12) состоит из компрессорной станции, включаю­щей в себя оборудование 1—6, трубопроводного и баллонного транспорта 7 для подачи сжатого воздуха к потребителям и потребителей сжатого воздуха 8.

Рис. 12.12. Структурная схема производства и распределения сжатого воздуха:

1 — воздухозаборные фильтры; 2 — компрессоры; 3 — воздухоохладитель; 4 — влагоотделитель (может устанавливаться вместо воздухоосушителя); 5 — воздушный ресивер; 6 — воздухоосушитель (необязательно); 7 — распределительная сеть; 8 — потребители

В зависимости от необходимых потребителям расхода и давления воз­духа компрессорные станции оборудуются центробежными турбокомпрес­сорами с избыточным давлением сжатого воздуха 0,35—0,90 МПа и подачей каждого из них 250—7000 м /мин или поршневыми компрессорами сдавлением воздуха 0,9—20,0 МПа и подачей не более 100 м /мин [8].

На ознакомительном этапе обследования энергоаудитору рекомендуется составить схему производства и распределения сжатого воздуха с указа­нием размеров воздухопроводов и давления в местах потребления, а также перечень потребителей (технологические процессы, пневмоинструмент, системы автоматики и т.п.). При этом желательно иметь представление об энергохозяйстве предприятия и доле затрат энергии на производство сжа­того воздуха в общем энергопотреблении предприятия.

Анализ проектной документации (паспортов и регламентов компрессо­ров, потребителей и др.) и данных статистической отчётности (годовых и месячных отчётов о работе СВС, режимов работы компрессоров и др.) об эксплуатации СВС, а также конструктивных особенностей систем распреде­ления сжатого воздуха позволяет по итогам ознакомительного этапа собрать сведения о паспортной и фактической подаче компрессорной станции, удельных расходах электроэнергии на привод компрессоров, максимально возможной, максимально длительной и средней нагрузках станции.

На этом этапе обследования основными задачами являются: определение установленной, рабочей и резервной подачи компрессорной станции, расхо­дов электроэнергии на привод, расходов охлаждающей воды и вспомога­тельных материалов, диаметров внутрицеховых и межцеховых трубопрово­дов сжатого воздуха; установление фактических удельных расходов электроэнергии на выработку сжатого воздуха, водоснабжение и собствен­ные нужды.

Фактическая подача компрессора, от которой зависят удельные энергети­ческие показатели, как правило, оказывается при проверке значительно меньше паспортной. Причин, вызывающих снижение подачи компрессора, много: увеличенное по сравнению с нормативным «вредное» пространство; неплотности всасывающих и нагнетательных клапанов, поршневых колец,

сальников; уменьшенные сечения клапанов; завышенные подъем и толщина клапанных пластин, а также температура всасываемого воздуха и др.

Существуют разные методы определения подачи компрессора. Наиболее простым и точным из них является определение подачи с помощью дрос­сельного расходомера.

Для испытания может быть использован дроссельный прибор, имею­щийся на нагнетательном воздухопроводе компрессора и служащий для экс­плуатационных измерений. К дроссельному прибору подключается дифма- нометр лабораторного типа.

На компрессорной станции, оборудованной несколькими компрессорами, дроссельный прибор для проведения испытания должен быть установлен на нагнетательной линии каждого компрессора.

При определении фактической подачи также используют: пружинные манометры для измерения давления сжатого воздуха, воды и масла; ртутные термометры для измерения температуры воздуха, воды и масла; барометр; тахометр для измерения частоты вращения вала компрессора; электроизме­рительный прибор для измерения мощности, потребляемой компрессором.

Подача компрессора по условиям всасывания, м³/ч, определяется по формуле

гдеА — коэффициент, зависящий от внутреннего диаметра трубы, диаметра отверстия диафрагмы, шероховатости трубы, заострения входной кромки диафрагмы и других факторов. Значение А принимается в зависимости от отношенияd/D (D— внутренний диаметр воздухопровода, см;d— диаметр отверстия диафрагмы, см);Δр — перепад давления на диафрагме, измеряе­мый диафанометром, Па; р₀, р₁ — абсолютное давление воздуха на линии всасывания и сжатого воздуха перед диафрагмой, Па; T₀, Т₁ — абсолютные

температуры воздуха на линии всасывания и сжатого воздуха перед диа­фрагмой, К.

Фактическая подача компрессора должна быть не менее 90 % номиналь­ной. Если фактическая подача поршневого или ротационного компрессора составляет менее 90%, а турбокомпрессора менее 95 % номинальной, то комп­рессор должен быть остановлен на капитальный ремонт.

Удельный расход электроэнергии на 1000 м³ воздуха, взятого при нор­мальных условиях, находится по данным испытаний компрессора, проводи­мых в целях определения его подачи:

где Э — затраты электроэнергии на компрессорной и насосной станциях за время испытаний, кВт•ч; Q_факт — фактическая подача компрессора, установленная при испытаниях по условиям всасывания, м³/ч; а — коэффициент перехода от параметров при действительном состоянии воздуха к парамет­рам при нормальных условиях; τ — длительность испытания,ч. Коэффициент а вычисляется по формуле

где ρ — плотность всасываемого воздуха, кг/м ;t₀— температура всасывае­мого воздуха, °С; В — барометрическое давление наружного воздуха во время испытания, мм рт. ст.

ЗначениеЭ зависит от типа компрессора, развиваемого им давления, наличия или отсутствия охлаждения и меняется в пределах 80—140 кВт • ч

на 1000 м сжатого воздуха. В любом элементе СВС между компрессором и потребителем эта величина увеличивается вследствие потерь в системе, а у потребителя она может быть в 1,5—2,0 раза выше приведённого значения.

Существует и расчётный метод определения удельного расхода электро­энергии на привод компрессора и насосов систем оборотного водоохлаждения, базирующийся на расчете работы сжатия для идеального и далее дей­ствительного процессов сжатия.

На последующих этапах энергоаудита СВС составляют баланс сжатого воздуха в целом по предприятию и проводят сопоставление нормированных и действительных расходов сжатого воздуха, определяют непроизводитель­ные расходы (утечки) воздуха в сетях и у потребителей. Примерный вид баланса воздуха приведён на рис. 12.13.

Анализ баланса по целевому направлению позволяет определить долю использования сжатого воздуха по различным направлениям (потенциаль­ная и кинетическая энергия) в расходах его по предприятию в целом и по отдельным цехам, а также долю различных потребителей (пневмомеханизмов) в рамках каждого направления. Анализ данных о потерях энергии и утечках при производстве, транспортировке и распределении сжатого воз­духа по отдельным цехам и потребителям позволяет оценить резервы повы­шения эффективности потребления и производства сжатого воздуха на пред­приятии в целом, на компрессорных станциях и у отдельных наиболее крупных потребителей.

При сравнении фактических показателей с нормативными и аналогич­ными показателями на энергоэффективных предприятиях проводят анализ эффективности использования сжатого воздуха, а также электроэнергии и энергоносителей, расходуемых на его производство.

В табл. 12.5 приведены данные о непроизводительных затратах электро­энергии, связанных с утечками воздуха.

Далее заполняется энергетический паспорт предприятия по компрессор­ному оборудованию, форма которого приведена в табл. 12.6.

Рис. 12.13. Распределение сжатого воздуха между потребителями на целлюлозно-бумажном комбинате:

1 — на сторону, 6,4 %;2 — цех подготовки древесного сырья, 8,0 %;3 — варочный цех, 5,9 %;4 — цех регенерации щелоков и производства извести, 6,2 %;5 — отбельный цех, 14,6 %;6 — бумагоделательная машина 1, 1,7 %; 7 — картоноделательная машина, 13,1 %;9 — бумаго­делательная машина 4,10,6 %;10 — бумагоделательная машина 5,10,6 %;11 — цех полуфабри­катов высокого качества, 5,9 %;12 — ТЭЦ, 4,9 %;8,13—15 — остальное, 5,9 %

Таблица 12.5

Непроизводительные затраты электроэнергии на привод компрессора, связанные с утечками воздуха

На этапе разработки мероприятий по повышению эффективности исполь­зования ТЭР энергоаудитору полезно знать, что в СВС значимы:

а) мероприя­тия по снижению расходов электроэнергии на выработку сжатого воздуха;

б) мероприятия по снижению потерь воздуха на всех участках СВС;

в) рацио­нальная эксплуатация основного и вспомогательного оборудования.

К мероприятиям группы а) можно отнести: установку системы регулиро­вания давления; секционирование компрессоров; межступенчатое охлажде­ние воздуха; снижение номинального рабочего давления в СВС; автоматизацию открытия всасывающих клапанов; улучшение работы компрессоров при регулировании подачи; применение экономичных компрессоров и др.

Таблица 12.6

ФормаЕ энергетического паспорта промышленного предприятия «Сведения о компрессорном оборудовании»

Среди мероприятий группы б) можно назвать: систематическое устране­ние неплотностей в сальниках, воздуховодах, соединительной и запорной арматуре; отключение отдельных неиспользуемых участков воздухораспре­делительной сети; отключение всей сети в нерабочее время; осушение воз­духа перед поступлением его в сеть и др.

К мероприятиям группы в) следует отнести снижение потерь со сброс­ным воздухом в системе оборотного водоохлаждения; использование авто­номного воздухоснабжения удалённых (на расстоянии 0,7 — 1,0 км) от комп­рессорной станции потребителей, работающих по переменному графику с малыми расходами воздуха и др.

В СВС с потребителями, имеющими резко переменные суточный и неде­льный графики нагрузки, чаще всего используется один из самых неэконо­мичных способов регулирования — сброс избыточного сжатого воздуха в атмосферу, что является прямой потерей затрачиваемой в компрессоре энер­гии. Практика эксплуатации компрессоров показывает, что эта потеря может составлять 10—15 и даже достигать 30 %.

Использованием при покрытии основной неизменной нагрузки турбоком­прессоров, а переменной составляющей — поршневых компрессоров мень­шей подачи, имеющих скоростное регулирование и даже выключаемых в период длительного снижения нагрузки, можно добиться уменьшения энер­гозатрат в СВС. Снижение температуры воздуха между ступенями компрессора на 8—10°С при установке промежуточных охладителей позволяет умень­шить потребляемую мощность на 5—8%, или (для одного компрессора К-250 с номинальной мощностью 1600 кВт) примерно на 128 кВт, что при

работе его в течение 6000 ч в году составит 0,8•10⁶ кВт • ч/год.

Для работы системы промежуточного охлаждения воздуха целесообразно использовать замкнутые системы водоснабжения охладителей с аппаратами воздушного охлаждения (так называемыми «сухими» градирнями). Это лишь некоторые из возможных направлений энергосбережения в СВС.

• ⇐ Назад
• 1
• 2
• 345
• 6
• 7
• 8
• Далее ⇒