Учебное пособие Экономика энергетики Н.Д.Рогалёв МЭИ 2005 (995077), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Однако под затраченной здесь подразумевается либо энергия, поступившая в установку (в этом случае КПИ иКПД совпадают), либо энергия, поступившая на производственныйучасток, в цех, на предприятие, или даже энергия первичного (природного) энергоресурса.235Для разграничения этих показателей условимся под КПИ понимать отношение полезной энергии к энергии, поданной в энергоиспользующую установку, состоящую из энергетической (энергоприемника) и технологической (технологического аппарата) частей, а подКПД — отношение полезной энергии, затраченной на обработку материала, к энергии, поступившей в технологический аппарат.Во всех случаях вычисление КПД и КПИ основано на определенииполезного расхода энергии, который в теории и практике исчисляетсяв зависимости от характера энергоиспользующего процесса:• для силовых (механических) процессов — по мощности (энергии) на валу двигателя;• для процессов нагрева и охлаждения (высоко-, средне- и низкотемпературных и холодильных, в термических процессах) — по количеству энергии, сообщенному обработанному материалу;• для электрохимических и электрофизических (а также термохимических и термофизических) — по количеству энергии, теоретически необходимому для проведения процесса;• для освещения — по световому потоку осветительных аппаратов;• для отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, атакже управляющих процессов — по энергии, подведенной к соответствующей установке.Такое разночтение при определении полезной энергии приводит кнесопоставимости КПД и КПИ разных процессов.
Поэтому для пояснения таких понятий, как полезная энергия, КПД и КПИ, существуютследующие определения.Теоретический расход (безусловно полезный) — энергия, сообщенная обработанному материалу и направленная на достижение главнойцели производственного процесса. Отношение этого расхода к энергии,поступившей в технологический аппарат, включая имеющие местовнутренние выделения энергии, есть КПД технологического аппарата.Отношение этого расхода к энергии, поданной в технологическую установку (в ее энергоприемник), включая внутренние выделения энергии в аппарате, есть КПИ технологической установки; для практических целей здесь общий приход энергии принимается по суммарномурасходу, где учитываются внутренние выделения энергии.Условно-полезный расход — расчетное количество энергии, поданной в технологический аппарат (в том числе на валу приводящегодвигателя).
В условно-полезный расход включаются все потери в технологическом аппарате (по их расчетному уровню), а в силовых (механических) процессах — и потери в передаточном устройстве.236Для увязки теоретического и условно-полезного расходов энергиивводится понятие сопутствующий расход энергии в технологическомаппарате, т.е. разность между условно-полезным и теоретическимрасходами. Он направлен на компенсацию потерь в технологическомаппарате, которые неизбежно сопутствуют производственному процессу, например нагрев самого аппарата, компенсация теплообмена сокружающей средой и др.Необходимость введения этого понятия вызвана тем, что, вопервых, требуется количественно различать теоретический и условнополезный расходы; во-вторых, потери в технологическом аппаратенаходятся вне компетенции энергетиков и часто настолько внутреннеприсущи технологии, что являются, скорее, не потерями, а «собственными нуждами» аппарата (нагрев транспортирующих устройств, тарыи других сопутствующих материалов), и, в-третьих, в ряде процессовсопутствующий расход энергии является единственно оправданным,хотя и компенсирует потери в аппарате, например выдержка материала при постоянной температуре (в автоклавах), все процессы отопления и вентиляции производственных и других помещений.Уровень сопутствующего расхода энергии диктуется экономическими, технологическими и санитарно-техническими условиями.
Так,толщина изоляции аппаратов имеет свой экономический предел, закоторым суммарные потери теплоты не снижаются, а увеличиваютсявследствие увеличения поверхности теплоотдачи (экономическое условие). Потери на нагрев сопутствующего материала, например раствора, содержащего полезный компонент, могли бы быть меньше приповышении его концентрации, но это невозможно по технологическим условиям. При работе с вредными веществами устраивается интенсивная вытяжка, что увеличивает тепловые потери за счет повышения объема двигающегося воздуха, особенно над открытыми поверхностями, например гальванических ванн, что необходимо по санитарным условиям, а иногда и по технике безопасности.Нормативные потери в энергоприемнике технологической установки — расчетные потери, связанные с передачей и (или) трансформацией энергии в энергоприемнике (двигателе, топке, теплообменнике и др.), с подготовкой этой энергии для поступления в технологический аппарат.Если суммировать условно-полезный (расчетный) расход энергиии нормативные потери, то получим норматив расхода энергии в технологической установке, т.е.
расчетный минимум энергозатрат приработе в идеальных условиях — при полном соблюдении технологи237ческих и энергетических регламентов, идеальном техническом состоянии оборудования, изоляции, герметичности, оптимальной загрузке как технологического аппарата, так и энергоприемника.Однако в реальных условиях на протяжении длительного временисоблюдение нормативного расхода энергии в установке практическиневозможно, поскольку:во-первых, возникают дополнительные, не учитываемые нормативом энергозатраты на пуск, работу на холостом ходу и при горячихпростоях;во-вторых, оборудование, изнашиваясь, снижает первоначальныеэнергетические характеристики, которые далеко не всегда восстанавливаются даже после капитального ремонта;в-третьих, часто имеет место неполная загрузка технологическогоаппарата и почти всегда энергоприемника (особенно электродвигателей), что существенно снижает КПД по сравнению с расчетным (паспортным), нормативным;в-четвертых, в реальных производственных условиях всегда наблюдаются отклонения от регламентов по качеству материалов, температурам, времени обработки, причем это приводит к увеличениюэнергозатрат.Тогда каждая составляющая общего расхода энергии превышаетсвой расчетный уровень: теоретический расход, т.е.
энергия, сообщенная материалу при обработке, увеличивается за счет его худшегокачества, перегревов, брака продукции (полупродукта); отдельныесоставляющие сопутствующего расхода увеличиваются по тем жепричинам, а также из-за худшего по сравнению с расчетным состояния оборудования, изоляции и т.п.; потери в энергоприемнике такжеувеличиваются против нормативных за счет недогрузки, худшего состояния оборудования, отклонений в режимах работы и др. Выявитькаждое из этих превышений постатейно очень сложно, часто практически невозможно, да и нецелесообразно. Достаточно сопоставитьфактический и нормативный расходы энергии всей установкой.Разница между фактическими затратами энергии и расчетным инормативным расходом, возникающая вследствие эксплуатационныхи режимных отклонений от регламентированного хода производства,представляет собой эксплуатационные и режимные потери энергии втехнологической установке.
Их в большинстве случаев можно разделить на потери в энергоприемнике и технологическом аппарате.Выявление эксплуатационных и режимных потерь в процессах иустановках — первоочередная задача, поскольку их снижение не тре238бует дополнительных затрат, достаточно добиться жесткого соблюдения регламентов производства и энергетической дисциплины, иногда— внедрения простейшей автоматики, например ограничителей холостого хода. Однако полная ликвидация этих потерь практически невозможна, так как для этого требуются идеальные условия производства и состояния оборудования, а также отсутствие пусков, холостыхходов и горячих простоев и т.п.По данным наблюдений и исследований эксплуатационные и режимные потери составляют 20—30 % суммарного (фактического) расходаэнергии в технологических процессах. При соблюдении регламентов иэнергетической дисциплины их величина может быть снижена примернов три раза, а допустимый уровень не должен превышать 7—10 от расхода.
Поэтому часть эксплуатационных и режимных потерь неизбежна идолжна включаться в технологическую норму энергозатрат.Оценка энергоиспользования дается в результате анализа энергозатрат на процесс, установку или любой энергопотребляющий объект.Такой анализ позволяет не только рассчитать КПД и КПИ, но и дифференцированно определить направления энергопотребления постатьям энергозатрат, выявить наибольшие потери и затраты. Приэтом, вычислив нормативы энергозатрат, можно обосновать реальнуюнорму энергопотребления, отличающуюся от норматива на величинудопустимых эксплуатационных и режимных потерь.Анализ может проводиться экспериментальным, расчетным (расчетно-аналитическим) или опытно-расчетным способом.
Каждый изних имеет свои достоинства и недостатки.Экспериментальный способ требует проведения замеров и испытаний технологического и энергетического оборудования, причем оборудование необходимо временно выводить из работы, что затруднительно в условиях производства, особенно для непрерывных технологий.Расчетный способ требует хорошего знания технологии, четкойметодики анализа для каждого процесса или технологической установки.
Проведение аналитических расчетов очень трудоемко и требует выявления большого количества исходных данных. Для облегчениярасчетов необходимо применение вычислительной техники, а для получения недостающих данных — проведение испытаний и замеров.Опытно-расчетный способ (комбинированный) обладает достоинствами того и другого, а их недостатки в значительной мере сглаживает. Вопрос лишь в том, что будет преобладать при исследованиях— измерения и испытания или расчеты. Этот способ наиболее применим.239Т а б л и ц а 11.2Форма аналитического энергобаланса технологической энергоиспользующей(топливо- или теплоиспользующей) установки (процесса)Статья энергозатратРасходчасовой,Гкал/ч%годовой,Гкал/ч%Баланс энергоприемникаПриход энергии в установкуРасход:передано в аппаратнормативные потери в энергоприемникеэксплуатационные и режимные потериБаланс технологического аппаратаПриход энергии в аппарат, всегоВ том числе из энергоприемникаС внутренними выделениями энергииРасход:теоретический расходКПИКПИКЭИКЭИсопутствующий расход, всегоВ том числе:нагрев сопутствующего материалаиспарение сопутствующего материалаунос с теплоносителемотдача в окружающую средуусловно-полезный расходэксплуатационные и режимные потериИтого расход в аппаратеВСЕГО эксплуатационных и режимныхпотерьВСЕГО расход в установке240100100При составлении балансов рассчитываются все статьи энергозатрат: теоретический, сопутствующий, условно-полезный расходы,нормативные потери в энергоприемнике (потери передачи и трансформации энергии), внутренние выделения энергии в аппарате, приход энергии в установку, количество энергии, переданной из энергоприемника в технологический аппарат, эксплуатационные и режимные потери в энергоприемнике, в технологическом аппарате и суммарные.
Эта структура энергозатрат представлена на рис. 11.1, формапроведения анализа показана в табл. 11.2. Иногда, если энергоприемник и технологический аппарат конструктивно не разделены, дваэнергобаланса сливаются в один.Ýô,ÝòðÝíÝòðÝïîëÝñîïÝòåîðÝýêñÝòð,ÝñîïÝàïÝñîïÝòðÝôÝñîï,ÝòåîðÝòåîðÝòåîðÝíÝð.òåõÝñîïÝï.òåõÝï.ôÝâíà)á)Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
