01 марта 2016г.
Интенсификация роста экономики России не возможна без рационального использованием природных ресурсов. Принимаемые федеральные законы и постановления направлены на повышения уровня энергосбережения и энергетической эффективности [1].
К вторичным энергетическим ресурсам обладающих высоким потециалом утилизации на промышленных предприятиях можно отнести энергию уходящих газов технологического оборудования и топливо-использующих установок, тепловую энергию вытяжного воздуха удаляемую системами вентиляции и аспирации, энергию сжатого воздуха бесполезно сбрасываемую в атмосферу, тепловую энергию теряемую зданиями и сооружениями в окружающую среду.
Развитие широкого внедрения систем утилизации не возможно без научных исследований в этой области. Имеется множество простых решений утилизации энергии (утилизаторы тепловой, электрической, потенциальной, кинетической, внутренней энергии) которые приводятся в различной литературе. Анализ деятельности промышленных предприятий специалистами ООО «Бин-НИТ» позволил выявить прочно укоренившуюся несостоятельность оценки эффективности использования низкопотенциальных ВЭР, поскольку оказалось, что источники этих ВЭР и возможные потребители во многих случаях находятся в одном производстве, а следовательно, можно решить задачу их использования.
Планируя разработку и изготовление утилизаторов ВЭР, необходимо рассматривать систему, в которой они будут применены, включая потребителей энергии, поскольку эффективность системы утилизации ВЭР, зависит от увязки конструктивных решений и режимов эксплуатации источников и потребителей энергии. Выполнить такую увязку можно на основе энерготехнологических балансов различных систем, включающих источники и потребителей ВЭР, и соответствующего анализа этих балансов.
Анализ структуры потребления энергетических ресурсов позволяет наметить основные пути повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, общие для всех предприятий. Совершенство работы энергоиспользующего оборудования оценивается рядом критериев эффективности. К ним в первую очередь относится коэффициент полезного действия (КПД). В общем виде КПД определяется как отношение полученного полезного результата к общим затратам. Действительное количество использованной полезной энергии всегда меньше затраченной по причине различных видов потерь и особенностей технологических процессов. Для количественной оценки эффективности систем утилизации ВЭР использование понятия только КПД неэффективно. Для оценки эффективности нами предлагается использование коэффициента возврата энергии технологической установки:
где Э1 -энергия, перешедшая из технологической установки в аккумулятивную систему; Э2 — максимальная энергия содержащаяся в уходящих (сбросных) энергетических ресурсах (дымовые газы, сжатый воздух полостей пневмоцилиндров, вытяжной воздух систем вентиляции и аспирации, тепловые потери зданий и технических устройств, охлаждаемые технологические потоки и оборудование, потери связанные с периодичностью работы электроустановок и т.д.).
Под аккумулятивной системой понимается комплекс технических устройств позволяющий сохранять, транспортировать, распределять и повторно использовать сбросную энергию. В качестве аккумуляторов энергии могут выступать баки горячего водоснабжения, паровые аккумуляторы, аккумуляторные батареи, здания и сооружения с применением вакуумной и активной тепловой изоляцией и т. п.
Математическое моделирование и натурные эксперименты на примере систем сжатого воздуха позволяют утверждать об эффективности использования данного метода оценки эффективности использования ВЭР и аккумулятивных систем [2]. На Рисунке 1 показана схема использования ВЭР пневматических приводов.
Для данной аккумулятивной системы Э2 –
энергия сжатого газа в выхлопной полости пневмоцилиндра
1 до открытия
клапана 3 (рис. 2),
определяемая
по формуле Э2 = P2V2 , (Дж);
Э1 – энергия сжатого газа, перешедшая из выхлопной полости
пневмоцилиндра 1, при P2 > P3 в аккумулирующую емкость 2 (см. Рисунок 2), которая определяется по формуле:
Э1 = Э2 - Э3 ,
где Э3 – энергия сжатого газа, оставшаяся в выхлопной полости пневмоцилиндра 1 после открытия вентиля 3, которая определяется по формуле Э3 = PV2 , (Дж). Давление равновесия P в выхлопной полости и аккумулирующей емкости после перераспределения энергии.
Метод определения
Э1, Э2 для различных
видов
технологических
установок
отличаются
и
требуют научного изучения. При этом существуют различные подходы,
которые
в
свою очередь отличаются эффективностью и достоверностью. При внедрение утилизаторов ВЭР нельзя забывать о надежности системы и методов ее оценки [3, 4].
На наш взгляд актуальными и перспективными в настоящее
время являются
задачи связанные с разработкой и внедрение высокоэффективных комплексов тепло-хладоводоснабжения (ТХВС) с использованием аккумулятивных систем, это обусловлено ростом стоимости энергии, повышением доступности современных технологий моделирования и прототипирования, снижением стоимости композитных материалов, требованиями к условиям рабочих мест, безопасности и экологичности [5].
Список литературы
1. Федеральный закон Российской Федерации. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении в отдельные законодательные акты Российской Федерации № 261 от 23 ноября 2009 г. (с изменениями на 29 декабря 2014 года).
2.
Осипов В.А. Энергосберегающие пневматические приводы технологических машин: Автореф. дис....канд. техн. наук.-г. Владимир. - 2004, 17 с.
3.
Осипов В.А., Кадушкин Ю.В., Худошин Р.А. О чем говорит СКПД? Режимно-наладочные испытания как метод анализа безопасности и эффективности работы котла// ТехНАДЗОР. -№ 5. 2011.
4.
Осипов В.А., Есин М.Е. Критерии оценки промышленной безопасности и энергосбережения. Новый подход к решению задач современной энергетики. Современные технологии в энергетике -основы повышения надежности, эффективности и безопасности оборудования ТЭС: Cб. докл.//Специализированная научно-практическая конференция молодых специалистов, посвященная 125- летию со дня рождения Л.К. Рамзина.-М.: ОАО «ВТИ», 2012.- С. 415-418.
5.
Утилизация низкопотенциальных тепловых вторичных энергоресурсов на химических предприятиях/ В.Г. Григоров, В.К. Нейман, С.Д. Чураков и др.-М.:Химия, 1987. (Экономия топлива и электроэнергии)
- с. 240.
