CC BY
103
т е п л о э н е р г е т и к а
УДК 536.3
ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ МЯСОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИОННОЙ ТЕПЛОТЫ ВЭР КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА
Докт. техн. наук, проф. НЕСЕНЧУК А. ПД магистр техн. наук АБРАЗОВСКИЙ А. А.2), канд. техн. наук РЫЖОВА Т. В.3)
1Белорусский национальный технический университет,
2)ГИПК «ГАЗ-ИНСТИТУТ», У ОАО «МАЗ» -управляющая компания холдинга «БелавтоМАЗ»
Привод газоперекачивающего агрегата, установленного на компрессорной станции магистрального газопровода, является серьезным источником внешнего (утилизационного) теплоиспользования, способным удовлетворить потребности в энергии как промышленного, так и сельского товаропроизводителя [1]. В рамках государственной политики по созданию вертикально-интегрированных объектов в мясной отрасли имеющиеся на компрессорной станции ВЭР могут быть использованы, в том числе, и для энергообеспечения крупного агрокомбината, в котором объединены организации, производящие сельскохозяйственную продукцию, и перерабатывающие предприятия. Энергетический потенциал имеющихся на компрессорной станции тепловых ВЭР отождествляется с их энтальпией [2]
Н = 1/с'АТ-То), (1)
где - суммарный объем энергоносителя; с'р - изобарная теплоемкость
энергоносителя в интервале температур Т - То; Т, То - соответственно температура энергоносителя и окружающей среды.
Возможная выработка теплоты, ГДж/год, в утилизационной установке
^ = Сэуд (Н -Н)РПуЛ-10-6, (2)
где О - расход дымовых газов, кг/с; эуд - удельная выработка теплоты за счет ВЭР, кДж/кг; Н\, Н2 - энтальпии ВЭР на входе и выходе из утилизаци-
онной установки, кДж/кг; в - коэффициент, учитывающий несоответствие режима и числа часов работы основного и утилизационного оборудования, в = 0,80-0,95; %т - КПД утилизационной установки, %т = 0,75-0,90; к1 - число часов использования ВЭР.
Возможная выработка холода, ГДж/год, определяется
где Эуд - удельная выработка холода за счет ВЭР, кДж/кг; в - холодильный коэффициент.
Для выбора теплоутилизационных схем необходимо определить структуру энергопотребления предприятия (вид и параметры требуемых энергоносителей). В качестве потребителя ВЭР предлагается рассмотреть предприятие мясоперерабатывающей промышленности, а именно мясокомбинат. Типовой мясокомбинат с трехсменным режимом работы, включающий базу предубойного содержания, мясожировой корпус, холодильник, колбасные и консервные цеха [3], имеет в наличии собственную котельную, снабжающую предприятие тепловой энергией в виде пара и горячей воды (рис. 1, 2). Природный газ используется в работе котлов и на производстве. Потребляемая электроэнергия направляется на привод технологического оборудования, холодильной техники, выработку сжатого воздуха, вентиляцию и освещение, тепловая энергия -для технологических нужд, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Сгенерированный на котельной пар используется как в технологических операциях, так и на нагрев воды, которая в свою очередь направляется на технологические, отопительные и хозяйственно-бытовые нужды.
Рис. 1. Структура энергопотребления Рис. 2. Структура потребления тепловой
К наиболее энергоемким технологическим процессам на мясокомбинате относится производство холода, который используется для хранения сырья, при производстве и хранении продукции. На выработку холода на предприятии расходуется 55-60 % всей потребляемой электроэнергии, удельный расход которой на эти цели составляет 125 кВт-ч/ГДж.
Удельные нормы расхода энергии по основным видам продукции и на технологические нужды представлены в табл. 1.
Созм = Сэуд (к2 - к )рЕК1 -10-6,
(3)
мясокомбината: □ - электроэнергия; □ - топливо
энергии по видам теплоносителей: □ - горячая вода; □ - пар
Таблица 1
Нормы расхода энергии по основным видам продукции и на технологические нужды
Вид продукции, технологические нужды Единица измерения Удельный расход
Тепловая энергия
Мясо и субпродукты МДж/т 2500
Полуфабрикаты МДж/т 2700
Колбасные изделия МДж/т 3400
Сухие корма МДж/т 17500
Отопление, вентиляция МДж/(тыс. м3хут) °С 50
Горячее водоснабжение МДж/чел. 1200
Электрическая энергия
Мясо и субпродукты кВт-ч/т 305
Полуфабрикаты кВт-ч/т 291
Колбасные изделия кВт-ч/т 454
Сухие корма кВт-ч/т 890
Используя ВЭР компрессорной станции, можно обеспечить предприятие тепловой энергией и холодом в полном объеме. Пар и горячая вода необходимых параметров могут быть получены в водогрейных и паровых котлах-утилизаторах (КУ). Кроме индивидуальных водогрейных и паровых КУ, возможно применение комбинированных КУ, вырабатывающих как пар, так и горячую воду (после экономайзерного участка размещен дополнительный газоводяной теплообменник (ГВТО)). Тепловая мощность КУ (ГВТО), кВт, в зависимости от типа тепловой нагрузки может быть определена
От = Сдг (лдг - ид.)ф=яп (ип - иок) = ав (и: -ив), (4)
где Одг - количество дымовых газов ГТУ, кг/с; Яп, Ов - количество пара и воды, кг/с; Ид'г, И'дг - энтальпии дымовых газов на входе и выходе из КУ, кДж/кг; Ип, Иок - энтальпии пара и его обратного конденсата, кДж/кг; И'1, Ив - энтальпии воды на выходе и входе в КУ; ф - коэффициент сохранения теплоты в КУ.
Коэффициент эффективности утилизации теплоты в КУ можно выразить [4]
Зависимость данного показателя от температуры дымовых газов на входе и выходе из КУ приведена на рис. 3.
Рут 0,90
0,85
0,80
0,75
0,70
300 350 400 450 500 Тдг, °С
Рис. 3. Зависимость степени утилизации дымовых газов ГТУ от температуры: 1 - Тдг = 60 °С; 2 - 80 °С; 3 - 100 °С
Что же касается холода, то его производство можно осуществить с помощью теплоиспользующих холодильных машин (пароэжекционных и абсорбционных) [5]. Пароэжекционные холодильные машины потребляют теплоту греющих источников с высокой температурой и характеризуются низкой энергетической эффективностью. Что же касается использования абсорбционных холодильных машин (АХМ), то они нашли широкое применение для холодоснабжения предприятий различных отраслей промышленности. В зависимости от конкретных требований объекта с помощью абсорбционных машин можно вырабатывать холод, осуществлять теплоснабжение, а также комбинированную выработку холода и теплоты.
Несмотря на все многообразие бинарных растворов, используемых в АХМ, преимущественное применение нашли только два: вода - аммиак, бромистый литий - вода [6]. Получить отрицательные температуры в испарителе, используя воду как хладагент, не представляется возможным, поэтому лишь водоаммиачная машина позволяет обеспечить холодом такой промышленный объект, как мясокомбинат.
В общем случае при рассмотрении схем холодоснабжения промышленного предприятия, которые базируются на различных холодильных машинах (компрессионных и абсорбционных), экономия ежегодных издержек на эксплуатацию может быть определена
где & - затраты на топливо в рассматриваемом районе потребления, у. е./т у. т.; ЬТЭС - удельный расход топлива на производство электроэнергии на тепловой электрической станции, т у. т./ГДж; в - холодильный коэффициент компрессорной холодильной машины; Пк - коэффициент потерь компрессорной холодильной машины, учитывающий потери энергии в приводе компрессора (электромеханический КПД Пэм), в электрических (пэс) и холодильных сетях (пхс) и дополнительный расход электроэнергии на привод вспомогательных механизмов (пдоп): Пк = ПэмПэсПхсПдоп; Пт - коэффициент потерь в абсорбционной холодильной машине, учитывающий потери теплоты в тепловых сетях (птс) и холода в холодильных сетях (пхс): Пт = ПтсПхс; ют - коэффициент, учитывающий расход энергии на привод механизмов абсорбционной холодильной машины; Ьт - удельный расход топлива на отпущенную теплоту от ТЭЦ либо котельной для обогрева генератора, т у. т./ГДж; Е - тепловой коэффициент холодильной машины; Ра, Рр - доля амортизационных отчислений и расходов на текущий ремонт; - постоянная часть ежегодных издержек.
Используя для обогрева генератора ВЭР компрессорной станции, снижение ежегодных издержек можно вычислить
(6)
где пзам - коэффициент потерь энергии замещаемой холодильной машины; ПВЭР - коэффициент, учитывающий потери энергии в холодильной машине, использующей тепловые ВЭР; юВЭР - коэффициент, учитывающий дополнительный расход энергии на собственные нужды.
В Ы В О Д Ы
1. Рассмотрена структура энергопотребления предприятия мясоперерабатывающей отрасли с приведением удельных норм расхода энергии по основным видам продукции.
2. Предложены схемы обеспечения предприятия теплотой и холодом за счет утилизации ВЭР компрессорной станции магистрального газопровода.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. В л и я н и е теплоутилизационного «хвоста» компрессорной станции на эффективность работы газотурбинного привода с изобарным подводом теплоты и регенеративным теплоиспользованием / А. П. Несенчук [и др.] // Энергетика... (Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ). - 2013. - № 4. - С. 37-46.
2. С и с т е м ы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий: учеб. / Б. М. Хрусталев [и др.]. - Минск: Технопринт, 2005. - Ч. 1. - 544 с.
3. П р о е к т и р о в а н и е предприятий мясной отрасли с основами САПР / Л. В. Антипова [и др.]. - М.: КолосС, 2003. - 320 с.
4. Г а з о т у р б и н н ы е и парогазовые установки тепловых электростанций: учеб. пособие для вузов / Под ред. С. В. Цанаева. - М.: Изд-во МЭИ, 2002. - 584 с.
5. С и с т е м ы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий: учеб. / Б. М. Хрусталев [и др.]. - Минск: Технопринт, 2005. - Ч. 2. - 410 с.
6. Д я ч е к, П. И. Холодильные машины и установки: учеб. пособие / П. И. Дячек. -Ростов н/Д.: Феникс, 2007. - 424 с.
Представлена кафедрой ПТЭ и Т Поступила 30.05.2013
УДК 696.2 (075.8)
РЕКОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
Докт. техн. наук, проф. ОСИПОВ С. Н.
РУП «Институт жилища -НИПТИС имени Атаева С. С.»
Многие жилые районы г. Минска и других городов Беларуси нуждаются в реконструкции, а жилые здания - в капитальном ремонте. Это относится и к распределительным газопроводным сетям, особенно низкого давления, многие из которых исправно работают около 50 лет.
При реконструкции систем газоснабжения низкого давления появляется возможность усовершенствования, начиная с выбора проектных решений 36
