Енергозбереження у випарних установках (ВУ)

(на прикладі ВУ цукрового заводу).

Проблема для Замовника полягає у невідповідності фактичної витрати пари на 1-й корпус 4-х корпусної ВУ сучасним вимогам щодо енергоємності одер­жа­н­­ня з ВУ густого сиропу. Тобто на існуючій у Замовника ВУ завище­на на 20 % абсолютна і питома витрати пари, що збільшує витрати ПЕР на виробництво цук­ру і зменшує фінансовий прибуток Замовника.

Етап 1. Випарна установка цукрового заводу є спо­жи­ва­чем теплової енергії у вигляді грійної пари. Стратегія енерго­збе­ре­ження поля­гатиме у зм­ен­­шенні аб­­со­­лю­т­ної (годинної) і питомої витрат грійної пари на ВУ.

В нашому конкретному випадку розрахункова формула для визначення абсолютної витрати пари на ВУ – D _ВУ т/год, має наступний вигляд:

D _ВУ = W _СР / К _ВУ (11.11)

де:

W _СР – годинна кількість у ВУ випареної води, т/год. Визначається за відомою з навчальної дисципліни “Тепло технологія харчових виробництв” форму­лою:

W _СР = G _соку· (1 – СР_соку / СР_сиропу) (11.12)

де:

G _соку – годинна витрата соку на ВУ, т/год.

СР_соку – концентрація соку на вході у ВУ, %СР;

СР_сиропу – концентрація сиропу на виході з ВУ, %СР.

К _ВУ – коефіцієнт ефективності системи паровідборів ВУ, т випареної води / т грій­ної пари. Визначається (для 4-х корпусної ВУ) за формулою:

К _ВУ = [1·(е ₁– ee ₁)+2·(е ₂– ee ₂)+3·(е₃ – ee ₃)+4·(е ₄– ee ₄)] /

/ [(е ₁– ee ₁)+(е ₂– ee ₂)+(е ₃– ee ₃)+(е ₄– ee ₄)] (11.13)

де:

е₁, е₂, е₃, е₄ – годинні витрати вторинної пари з кожного корпусу ВУ (т.зв. паро­відбори корпусів ВУ), т/год;

ее₁, ее₂, ее₃, ее₄ – годинні витрати пари самовипаровування конденсату у паро­відбори корпусів ВУ

Реальними експлуатаційними параметрами, що впливають на зменшення витра­ти пари на ВУ є:

- G _соку, потрібно її зменшення;

- СР_соку, потрібно його збільшення;

- СР_сиропу потрібно його збільшення;

- е₁, е₂, е₃, е₄, потрібно їх зменшення;

- ее₁, ее₂, ее₃, ее₄, потрібно їх збільшення;

- число корпусів ВУ, потрібно його збільшення.

Етап 2. Макропоказником енергоспоживання ВУ є годинна витрата пари, що визначається формулою (11.11).

Показником енергетичної ефективності ВУ є:

- коефіцієнт паропродуктивності системи паровідборів ВУ, т випареної води / т грійної пари Визначається за формулою (11.13).

Етап 3. За базу порівняння визначаємо ВУ європейського цукрового заводу такої ж потужності, у якого витрата пари і коефіцієнт ефективності системи паровідборів ВУ, відповідно (D _ВУ) ^Lim і (К _ВУ)^Lim на 30 % менші.

Етап 4. Формування методики розрахунків пов’язане з громіздки­ми тепло- тех­нологічними розрахунками. Тому в практиці енергозбереження в ВУ вико­ри­с­товують вже розроблене численними фірмами програмне забезпечення і ПЕОМ.Мето­ди­ка розра­хунку зво­ди­ть­ся до формування системи вихідних да­них та використання виб­раного програмного забезпечення.

Етап 5. Енергетичні недосконалості існуючої ВУ виявляються шля­хом по­рів­няння фактичних параметрів ВУ та параметрів ВУ – бази по­рів­няння.

Енергетичними недосконалостями існуючої ВУ є:

- завищена подача соку на ВУ;

- низька концентрація соку на ВУ;

- низька концентрація сиропу з ВУ;

- недостатня кількість ступенів випаровування ВУ;

- недостатня ефективність системи паровідборів ВУ;

- завищені паровідбори з корпусів ВУ;

- недостатня кількість парів само випаровування, направлених в систему паровідборів ВУ.

Таким чином, в існуючій ВУ виявлено сім вузлів енергетичної недоско­на­­лості (ВЕН), що обумовлюють її енергозатратність.

Етап 6. Формуємо повний перелік задач і технічних рішень, що ліквідують всі сім вияв­лених ВЕН, а саме:

- зменшити подачу соку на ВУ, технічні рішення відомі;

- збільшити концентрацію соку на ВУ, технічні рішення відомі;

- збільшити концентрацію сиропу з ВУ, технічні рішення відомі;

- збільшити кількість ступенів випаровування ВУ, технічні рішення відомі;

- підвищити ефективність системи паровідборів ВУ, технічні рішення відомі;

- зменшити паровідбори з корпусів ВУ, технічні рішення відомі;

- збільшити кількість парів само випаровування, направлених в систему паровідборів ВУ, технічні рішення відомі.

Етап 7. Формуємо перелік пропозицій на перший (він же завершальний) етап робіт з енергозбереження, вклю­чивши в нього ліквідацію всіх семи вияв­лених ВЕН.

Перелік пропозицій з енергозбереження включає в себе:

- впровадити технічні рішення зі зменшення подачі соку на ВУ за рахунок зме­н­шення від­качки соку з дифузійної установки та зменшення надход­жен­ня води на стан­ції вапнування;

- впровадити технічні рішення із збільшення концентрацію соку на ВУ за ра­хунок змен­шення надходження води на станції вапнування;

- впровадити технічні рішення із збільшити концентрацію сиропу з ВУ за ра­хунок збільшення продуктивності системи паровідборів ВУ;

- збільшити кількість ступенів випаровування ВУ від 4-х до п’яти за рахунок встановлення додаткового (5-го) корпусу ВУ;

- впровадити технічні рішення, що підвищать ефективність системи паро­від­борів ВУ, а саме: ввести в експлуатацію 5-й корпус ВУ, перерозподілити па­ро­відбори у напряму останніх корпусів, підвищити темпера­тур­ний режим вто­ринних парів всіх корпусів ВУ;

- впровадити технічні рішення, що зменшать паровідбори з корпусів ВУ, насамперед на вакуум-апарати, застосувавши сучасну станцію фільтрування сиропу;

- впровадити технічні рішення, що збільшать ефективність використання па­рів самовипарову­вання, направлених в систему паровідборів ВУ, за рахунок застосування багато каскадних систем конденсатного господарства.

Етап 8. Експлуатаційними ефектами та параметрами удосконаленої ВУ бу­дуть:

- зменшена абсолютна витрата пари на ВУ;

- зменшена питома витрата грійної пари на ВУ.

Очікуваним результатом робіт з енергозбереження є зменшена витрати пари на ВУ, що визначена за ф-лою (11.11) шляхом підстановки в неї змінених про­ек­т­­но-очі­куваних (енергоощадних) параметрів, визначених на 6-му етапі.

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 пари – Δ S, грн/міс (одиницю ви­міру часу потрібно узгодити із Замовником робіт). Відповідне визначення Δ S буде здійснено за формулами:

ΔS = S ₁ – S ₂, (11.14)

S ₁ = (D _ВУ )^до · C _пари (11.15)

S ₂ = (D _ВУ )^після · C_пари (11.16)

де:

S ₁– витрата коштів на закупівлю у ТЕЦ пари для ВУ до проведення робіт з енерго­збереження, грн/міс;

S ₁– витрата коштів коштів на закупівлю пари для ВУ після проведення робіт з енер­го­збереження, грн/міс;

C _пари – закупівельна вартість пари від ТЕЦ, грн/тонн.

(D _ВУ )^до – місячна витрата пари для ВУ до проведення робіт з енерго­збереження, грн/міс;

(D _ВУ )^після – місячна витрата пари для ВУ після проведення робіт з енерго­збере­жен­ня, грн/міс;

Етапи 11 – 15 виконуються у разі наявності вимог Замовника щодо їх вико­нан­­ня і методологія їх виконання в наданому лекційному матеріалі не наводить­ся.