Система воздухоснабжения

Раздел 1. Система воздухоснабжения

Введение

Данный конспект лекций по курсу ''Технологические энергоносители предприятий'' составлен по производству и распределению такого энергоносителя как сжатый воздух, хотя программой курса предусмотрено рассмотрение и других энергоносителей таких как: техническая вода, газ, продукты разделения воздуха и холод.

Сжатый воздух является одним из самых распространенным энергоносителей на промышленных предприятиях, а его производство, транспортировка и

использование представляет из себя довольно сложную систему, которая в принципе во многом охватывает проблемы, касающиеся и других энергоносителей.

  В основу данного конспекта положено учебное пособие Б.Г. Борисова и др. ''Системы воздухоснабжения промышленных предприятий'', изданное МЭИ в 1989г. Вызвано это тем, что издавшая ранее литература [1,3] стала библиографическая редкостью, а новой, к сожалению, нет.

I. Система производства и распределения энергоносителей.

Содержание данного конспекта посвящено системе воздухоснабжения (СВС) промышленного предприятия, в которой содержится наиболее общие свойства и закономерности систем производства и распределения энергоносителей.

В данном конспекте понятие системы – это совокупность множества элементы (приборы, узлы, и т.д.), понятие норм с отношениями и связями между ними, образующие некоторую целостность и подчиненных определенному руководящему принципу.

Рекомендуемые материалы

В применении к системами производства и распределения энергоносителей ''система'' должна включать такие обязательные элементы:               

                а) генератор, производящий энергоноситель;

                б) потребитель, использующий энергоноситель в технологических процессах;

                в) коммуникации, обеспечивающие связь между элементами системы.

В таком представлении система-это совокупность связанных элементов, подчиненных определенным функциям.

Совокупность нескольких взаимосвязанных систем производства и распределения энергоносителей (СПРЭ) может составлять комплекс.

В общем случае система может состоять из элементов: генератора, потребителя и коммуникаций.

Генераторы могут производить один энергоноситель, но с разными параметрами.

Потребители, использующие энергоноситель с требуемыми свойствами, имеют в своем составе часть коммуникаций и устройств распределения энергоносителя.

Коммуникации могут связывать потребителя с генератором по блочному принципу и при наличии общих коллекторов у генератора и потребителей.

Системы могут иметь на участках коммуникаций вспомогательные элементы, предназначенные для дополнительного изменения свойств энергоносителя.

В свою очередь данные системы данные могут быть связаны с другими системами, относящимся к энергоносителям  другого вида (например, с системами энергообеспечения, водоснабжения и т.д.).

В процессе производства и преобразования параметров энергоносителя может образоваться поток ВЭР, не используемый в данной системе и отведенный  стороннему потребителю.

1.1. Требования к системе и ее функции

    СПРЭ в общем случае должна отвечать следующим требованиям:

1. Обеспечение потребителей энергоносителям с заданными параметрами по количественным (расход) и качественным (давлением Р., температура Т, концентрации , чистота, влажность и т.д.) показателям.

2. Обеспечение заданных режимов потребления энергоносителя, достигаемое с помощью регулирования параметров у генератора, так же использование аккумулирующих емкостей и устройств.

3. Бесперебойность и надежность обеспечения потребителя энергоносителем по п.п. 1 и 2 , осуществляемые резервированием, дублированные коммуникаций, агрегатов и установок.

4. Соблюдение требований по п.п. 1-3 с учетом минимума материальных и энергетических потерь и оптимальным соотношением энергетических и капиталистических затрат.

5. Соблюдение принципа безотходности (или малоотходности) путем использования ВЭР как собственной системы в других системах, так и ВЭР других систем, учет экологических требований.

6. Соответствие СПРЭ требованиям ТБ, ПБ, СТТ, ГО и технической эстетики.

1.2.Характеристика функций вспомогательных элементов системы

При всем многообразии вспомогательных элементов системы (ВЭ) их целесообразность в схеме СПРЭ определяется следующими требованиями:

1. Выполнение ВЭ функций перемещения энергоносителя от генератора к потребителю. Эта функция осуществляется насосами, компрессорами, газодувками, внешними транспортными средствами (перевозка энергоносителя в баллонах, цистернах и т.д.).

2. Хранение и резервирование энергоносителя в газгольдерах, реципиентах, хранилищах, жидкостных сосудах и т.д.

3. Дополнительное изменение состава или концентрации энергоносителей, достигаемое разделением на составляющие (например, выделение редких газов в воздухоразделительных установках, ценные конденсируемые составляющих из природного газа) или смешением энергоносителей (смешение природного, коксового и доменного газов, подготовка обогащенного кислородом смешением воздуха и кислорода, создание защитных атмосфер смешением азота и водорода).

4. Изменение агрегатного состояния энергоносителя по требованию технологий или условия хранения и транспорта (конденсация, газификация, создание двухфазных смесей).

5.

1.3. Показатели эффективности системы

1. КПД системы.

Располагая информацией по отдельным участкам системы, КПД

 может быть представлен так:

,

где:

η_r, η_к и η_п – КПД генератора, коммуникаций и потребителя.

2. Удельный расход энергии на единицу количества энергоносителя Э_i кВт.ч/м³ или кВт. ч/кг

Э_i=ЭV_i,           

где Э-расход энергии на производство, кВт. ч;

V_i-объемный (как правило, отнесенный к нормальным условиям), м³/ч, или массовый расход энергоносителя, кг/ч.

В современной практике величина Э_i чаще всего определяется по сечению на выходе из генератора без учета материальных и эксергетических потерь в коммуникации и распредустройствах потребителя. При анализе и оптимизации параметров системы с учетом названых потерь, составляющих от 20 до 40%, величина Э_i должна определятся по сечению на входе в потребитель.

Используя как средние значение Э_icр. по всем генераторам, особенно если энергоноситель сколлектирован, так и локальные значения для каждого генератора.

3. Норма расхода энергоносителя на единицу продукции  

α=V_i/П_р. 

где V_i и П_р – соответственно количество энергоносителя и конечного продукта, отнесенные к одинаковому промежутку времени, например, год, час, минута и т.д.

Величина α обычно задается технологическим потребителем по статистическим данным испытаний.

6. Приведенные затраты в системе.

Люди также интересуются этой лекцией: Определение бесконечно больших функций. Теорема об их связи с бесконечно малыми функциями.

Приведенные затраты П. в СПРЭ определяются из соотношения, руб./год,

П=Е_нК+Э,

где :К_т суммарные капиталовложения в системе, руб.;

                               Э-ежегодные суммарные издержки, на производство энергоносителя, руб./год;

                               Е_н - нормативный коэффициент эффективности, 1/год.

Величина П. используется для технико-экономической оценки и оптимизация как системы в целом, так и ее элементов, в частности станции и установок, генерирующих энергоноситель. П.- наиболее часто используемая для оптимизации систем целевая функция, а ее минимум определяет оптимальное количество установок, агрегатов, параметров и режимов энергоносителя.