2631
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический
университет»
В.В. Портнов О.А. Орловцева
ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Часть 1
Утверждено учебно-методическим советом университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2017
УДК 621.1,016 (075.8) ББК 31.31 97
П 60
Портнов В.В. Воздухоснабжение промышленного предприятия: учеб. пособие / В.В. Портнов, О.А. Орловцева. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017. Ч. 1. 126 с.
В учебном пособии рассмотрены виды основного и вспомогательного оборудования компрессорной станции, методы определения нагрузок, компоновка, водоснабжение, автоматика и регулирование производительности, виды смазочных материалов, система воздухоснабжения.
Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки бакалавров 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» (профиль «Промышленная теплоэнергетика»), дисциплине «Технологические энергоносители предприятий».
Табл. 7. Ил. 30. Библиогр.: 12 назв.
Рецензенты: кафедра физики, теплотехники и теплоэнергетики Воронежского государственного университета
инженерных технологий (зав. кафедрой д-р физ.-мат. наук, проф. А.В. Буданов); д-р техн. наук, проф. Н.В. Мозговой
Портнов В.В., Орловцева О.А., 2017
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время крупнейшими потребителями различных видов топлива и энергии являются промышленные предприятия. Потребление неуклонно растет с развитием на- учно-технического прогресса и ростом производства. По данным различных источников за XX век количество энергии, затрачиваемое на единицу промышленной продукции в развитых странах мира, возросло в 10–12 раз. В себестоимости продукции до 40-45 % приходится на долю энергозатрат. В связи с этим значительно выросла роль энергетического хозяйства в обеспечении бесперебойного функционирования производственного процесса с целью снижения издержек производства и повышения уровня рентабельности промышленных предприятий.
Энергетическое хозяйство промышленного пред-
приятия – это совокупность энергетических установок и вспомогательных устройств, предназначенных для обеспечения бесперебойного снабжения предприятия различными видами энергии и ее носителей. К основным видам промышленной энергии относятся: тепловая и химическая энергия топлива, тепловая энергия пара и горячей воды, механическая энергия и электроэнергия. Носителями являются все виды топлива, электрический ток, вода, сжаты воздух, различные хладоносители и хладагенты, продукты разделения воздуха и ожиженные газы и т.д.
Основными задачами энергетического хозяйства яв-
ляются надежное и бесперебойное обеспечение предприятия всеми видами энергии установленных параметров при минимальных затратах.
По характеру использования энергия бывает технологической, силовой (двигательной), отопительной, осветительной и санитарно-вентиляционной. Для промышленных пред-
3
приятий наибольшее значение имеет потребление энергии на силовые и технологические цели.
Различные виды энергии и энергоносителей применяются на всех стадиях технологии производства изделия. При этом единство и взаимообусловленность технологии и энергетики – наиболее характерная черта большинства производственных процессов промышленного предприятия.
Энергообеспечение большинства промышленных предприятий (ПП) в большинстве случаев построено на централизованной системе. ПП получают энергоносители со стороны: электроэнергию – от энергетической системы (через заводскую понизительную подстанцию), связанной с энергетической системой; пар – из тепловой сети городской или районной энергетической системы; газ – из сети газоснабжения природным газом и т.п.
Потребляемые ПП энергоресурсы могут производиться и на самом предприятии: электроэнергия – на заводской электрической станции, пар и горячая вода – в котельных, горючие газы – на газогенераторной станции.
Распространен и комбинированный вариант обеспечения энергоресурсами, когда часть энергии покрывается за счет
ееобеспечения от собственных установок, а часть – централизованно.
Наиболее экономичной формой энергоснабжения крупных промышленных предприятий является включение заводских источников в общую энерготехническую систему района или города. В таком случае в часы, когда предприятию требуется дополнительное количество энергии, оно забирает
ееиз внешней энергосистемы. В периоды минимального потребления ПП может отдавать избыточную энергию во внешнюю энергосистему.
Энергетическое хозяйство предприятия выполняет следующие функции:
-обеспечение предприятия всеми видами энергии;
4
-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.
Объекты энергохозяйства и характеристика цехов предприятия представлены на рис. 1.
Общезаводскую часть энергетического хозяйства образуют генерирующие, преобразовательные установки и общезаводские сети. К цеховой части энергохозяйства относятся первичные энергоприемники, цеховые преобразовательные установки и внутрицеховые распределительные сети.
Данное учебное пособие открывает серию изданий, посвященных изучению курса «Технологические энергоносители предприятий». Необходимость эффективного решения задач, связанных с рациональным выбором схем производства и распределения энергоносителей на современном ПП, расчета потребностей в них, обоснованного выбора основного и вспомогательного оборудования, требует у изучающего данную дисциплину базовых знаний, полученных при изучении таких курсов как «Техническая термодинамика», «Тепломассообмен», «Тепломассообменное оборудование предприятий», «Нагнетатели и тепловые двигатели».
Учебное пособие рекомендуется студентам направления подготовки 13.03.01 «Теплотехника» профиля «Промышленная теплоэнергетика» для подготовки по теоретической части курса и при выполнении курсового проекта.
5
Объекты энергохозяйства ПП
В зависимости от видов энергии:
-топливные;
-теплосиловые;
-электрические и электросиловые;
-компрес-
сорные;
-газовые;
-водные.
В зависи- |
В зависи- |
В зависи- |
мости от |
мости от |
мости от |
источника |
места в |
подчинен- |
получения |
технологи- |
ности: |
и передачи: |
ческой ли- |
- общеза- |
- электро- |
нии: |
водские; |
станции; |
- произво- |
- цеховые. |
- подстан- |
дящие; |
|
ции; |
- передаю- |
|
- котель- |
щие; |
|
ные; |
- потреб- |
|
-электроляющие. сети;
-паровые
сети; - теплосети.
Рис. 1. Примерная организационная структура управления энергохозяйством промышленного предприятия
6
1.СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА
ИРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ
1.1. Общие понятия и определения
На современном предприятии система производства и распределения энергоносителей (СПРЭ) включает в себя такие обязательные элементы, как генератор, производящий энергоноситель, потребитель, использующий энергоноситель в том или ином технологическом процессе, и коммуникацию как связь между этими элементами системы. Совокупность функционально связанных элементов (генератор, коммуникация, потребитель), подчинена определенным целевым функциям.
Совокупность нескольких взаимосвязанных систем производства и распределения энергоносителей может составлять комплекс.
Энергоноситель в такой системе - это материальный поток, характеризуемый определенным значением эксергии, посредством которого осуществляются связи между элементами системы или установки.
В общем виде СПРЭ может быть представлена схемой, изображенной на рис.2.
Рассматриваемая система С состоит из основных элементов: генератора 1, потребителя 2 и коммуникаций 3.
Элемент I состоит из нескольких производящих один энергоноситель генераторов Г1, Г2, Г3 с отличающимися параметрами.
Элемент II состоит из потребителей П1, П2, П3, использующих энергоноситель с требуемыми свойствами и имеющих в своем составе часть коммуникаций и устройств распределения энергоносителя. Коммуникация К1 связывает Г1 и П1 по блочному принципу. Параметры энергоносителя, генерируемого Г1 и Г2, таковы, что коммуникация К2 имеет общий коллектор как у генератора, так и у потребителя.
7
Рис. 2. Система производства и распределения энергоносителей
ВЭ1, ВЭ2, ВЭ3 - вспомогательные элементы, расположенные в различных участках коммуникаций и предназначенные для дополнительного изменения свойств энергоносителя.
На схеме показаны связи данной системы с другими: с системами С1 и С2, относящимися к энергоносителям другого вида (например, если С - система воздухоснабжения, С1 - система водоснабжения, С2 - система кислородоснабжения), системой С3 - энергообеспечения (формы энергии Э1, Э2 и Э3
8
могут в общем случае отличатся), и системой С4 - реализации продуктов Пр1, Пр2, Пр3.
В процессе производства и преобразования параметров энергоносителя может образовываться поток ВЭР, не используемый в данной схеме и отведенный стороннему потребителю.
1.1. Требования к системе и её функции
СПРЭ в общем случае должна обеспечивать потребителей энергией с заданными параметрами по количественным) и качественным (в случае системы воздухоснабжения - давление Р, температура Т, концентрация , чистота, влажность и т.д.) показателям.
Обеспечение заданных режимов потребления энерго-
носителя достигается с помощью регулирования параметров у генератора, а также использованием аккумулирующих емкостей и устройств.
Бесперебойность и надежность обеспечения потреби-
теля энергоносителем осуществляется резервированием и дублированием коммуникаций, агрегатов, установок.
Экономичность системы выражается минимумом материальных и эксергетических потерь и оптимальным соотношением энергетических и капитальных затрат.
Соблюдение принципа безотходности СПРЭ (или ма-
лоотходности) достигается путем использования вторичных энергоресурсов (ВЭР) как собственной системы в других системах, так и ВЭР других систем, учет экологических требований.
9