Функции системы ПРЭ и методы их обеспечения

Система производства и распределения энергоносителей осуществляет:

а) обеспечение потребителей энергоносителями с заданными парамет-рами по количественным и качественным показателям (расход, давление, температура, влагосодержание, относительная влажность, концентрация и др.). Достигается выбором соответствующего оборудования;

б) обеспечение заданного режима потребления энергоносителя. Достигается с помощью регулирования параметров у источника (генераторов), а также использования аккумулирующих устройств (емкостей и т.п.);

в) бесперебойность и надежность подачи энергоносителя потребителям. Осуществляется резервированием оборудования и дублированием коммуникаций;

г) минимальные материальные и энергетические потери. Достигается оптимальным соотношением энергетических и капитальных затрат (минимум приведенных затрат);

д) соответствие экологическим требованиям. Необходимо стремиться к безотходности (или малоотходности) путем использования ВЭР;

е) соответствие требованиям техники безопасности, пожарной безопасности, гражданской обороны, технической эстетики и эргономики, а так же санитарно-техническим требованиям.

 

 

Рис.1.1. Схема системы производства и распределения энергоносителей на промышленном предприятии:

С – система воздухоснабжения;

С1 и С2 - системы водоснабжения и кислородоснабжения;

С3 – системы энергообеспечения с различными формами энергий Э1, Э2, Э3 (электроэнергия, пар и др.);

С4 – система реализации конечных продуктов (Пр1, Пр2, Пр3);

I – источник энергоносителей с генераторами (Г1, Г2, Г3);

II – потребитель энергоносителя (П1, П2, П3);

III – коммуникации;

В1, В2, В3 – вспомогательные элементы, расположенные в различных местах коммуникаций, предназначенных для дополнительного изменения свойств энергоносителя (редукторы, осушители, нагреватели и т.п.)

 

Функции вспомогательных элементов

 

Целесообразность вспомогательных элементов в схеме СПРЭ определяется следующими требованиями:

а) выполнение вспомогательными элементами функций перемещения от генератора к потребителю. Это насосы, компрессоры, газодувки, внешние транспортные средства (цистерны, сосуды Дьюара, баллоны и т.д.);

б) хранение и резервирование энергоносителя в газгольдерах, реципиентах, хранилищах, жидкостных сосудах и т.д.;

в) дополнительное изменение свойств энергоносителей (по давлению, температуре, очистка, изменение влажности);

г) дополнительное изменение состава или концентрациии. Достигается разделением на составляющие или смешением отдельных энергоносителей (выделение редких газов, обогащение воздуха кислородом, смешение горючих газов, создание защитных сред, например: N₂+H₂);

д) изменение агрегатного состояния энергоносителя по требованию технологии или условиям хранения и транспорта (конденсация, газификация, создание 2-фазных смесей и др.).

Показатели эффективности системы

Эксергетический КПД системы

В общем случае для схемы на рис.1.1 КПД системы можно представить следующим соотношением:

, (1.1)

где – сумма генерируемых эксергий в «n» генераторах энергоносителей

(параметры и эксергии в них могут отличаться); – сумма эксергий ВЭР системы, которые утилизируются внешними системами (C1, C2, C3 и т.д.); – сумма эксергий, затраченных для работы генераторов; E _C1 и E _C2 – эксергии потоков, которыми обменивается система С с системами С1 и С2 («плюс» – приход, «минус» – убыль).

Величина h_с характеризует термодинамическую эффективность системы и может служить функцией цели при ее оптимизации (термодинамической).

Анализ может проводиться как для всей системы, так и по отдельным ее участкам. Если известны значения КПД участков, то КПД системы может быть представлен как

, (1.2)

где h_г, h_к, h_п – КПД генератора, коммуникаций и потребителя.

В значение h_п (в соответствии со схемой) включаются только потери в распределительных устройствах энергоносителя у потребителя.

Удельный расход энергии

Удельный расход энергии – это ее расход на единицу выработанного энергоносителя. Он определяется отношением:

, , или , , или , ,

где V_i, м³, или G_i, кг, – количество произведенного энергоносителя в СПРЭ;

Э _i, кВт×ч – расход энергии на производство этого количества энергоносителя;

Q_i, МДж (Гкал) – количество произведенного холода (теплоты).

Расход энергоносителя (воздуха, воды, газа) определяется, как правило, на входе в генератор, расходы теплоты и холода – на выходе.