Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий

1.

Теплоэнергетические системы
и энергобалансы
промышленных предприятий
Литература: Сазонов Б.В., Ситас В.И. Теплоэнергетические системы
промышленных предприятий: Учебное пособие для вузов. – М.:
Энергоатомиздат,1990 – 304 с.

2.

Цель курса: Изучение вопросов рационального построения
теплоэнергетических систем промышленных предприятий, а
также наиболее эффективного использования вторичных
энергоресурсов.
Студенты должны:
Знать:
основные
производства металлургического
комбината, их энергетические характеристики и взаимосвязь,
способы использования вторичных энергоресурсов, основные
принципы рационального построения теплоэнергетических
систем промышленных предприятий.
Уметь: составлять энергобалансы для отдельных агрегатов,
производств, предприятия в целом.
Приобрести практические навыки:
составлять топливные балансы для отдельных производств
металлургического комбината, рассчитывать тепловую
эффективность основных утилизационных установок.

3. введение

• Промышленные предприятия являются одним из основных
потребителей топлива и других энергоресурсов в стране, поэтому
рациональное построение систем их энергоснабжения имеет
большое народнохозяйственное значение.
• Экономия энергоресурсов на промышленных предприятиях может в
основном достигаться двумя путями: применением
энергосберегающей технологии и рациональным построением
системы энергоснабжения предприятий, в частности оптимальным
построением его теплоэнергетической системы (ТЭС ПП).
Теплоэнергетические
системы
промышленных
предприятий
связывают в единый комплекс все потоки энергоресурсов (ЭР),
потребляемых и генерируемых как энергетическими, так и
технологическими агрегатами, а также ЭР от внешних источников.

4.

Теплоэнергетические системы современных
промышленных
предприятий
(ТЭС
ПП)
энергоемких отраслей промышленности - сложные
комплексы тесно взаимосвязанных по потокам
различных
энергоресурсов
как
заводских
энергоустановок, так и технологических агрегатов,
которые потребляют одни виды (обычно несколько)
и одновременно генерируют другие виды ЭР,
которые не могут быть полностью потреблены в
данном производстве, но могут быть использованы
для обеспечения работы других технологических и
энергетических агрегатов.

5.

Потребление
и
генерирование
технологическим
агрегатом
(ТА)
нескольких
видов
ЭР
целиком
определяются режимами его работы и
особенностями технологических процессов
каждого агрегата, которые, как правило, не
могут
быть
стабильными,
жестко
фиксированными.
Это
усложняет
построение ТЭС ПП, особенно когда выход
ЭР от ТА составляет до половины и более
потребления ЭР всем заводом.

6.

ТЭС ПП не является механической суммой
различных
энергетических
и
технологических
агрегатов, а представляет собой новое сложное
образование, имеющее свои закономерности и
специфические особенности.
Рациональное построение ТЭС ПП определяет
состав, параметры и режимы работы энергетических
установок завода, включая утилизационные, а также
связи с внешними источниками или потребителями
энергоресурсов (топлива, электроэнергии и др.)

7.

Энергетические агрегаты и установки:
Теплоэлектроцентали (ТЭЦ);
Воздухоразделительные установки (ВРУ);
Паровоздуходувные станции (ПВС);
Электровоздуходувные станции (ЭВС);
Котлы-утилизаторы (КУ);
котлы, турбины, компрессоры, насосы,
вентиляторы, дымососы и др.

8.

Технологические агрегаты и установки
• Промышленные печи (коксовые,
доменные, мартеновские, нагревательные,
термические, сушильные и др.);
• Регенераторы и рекуператоры;
• Сталеплавильные конвертеры;
• Машины непрерывного литья заготовок
(МНЛЗ);
• Прокатные станы и др.

9. АНАЛОГИЯ

• ТЭС ПП – совокупность энергетических и
технологических агрегатов
• Тепловая электрическая станция (ТЭС) –
совокупность котлов и турбин
• Рациональное построение тепловой схемы
ТЭС дает значительный энергетический и
экономический эффекты

10.

• Рациональное построение ТЭС ПП значительно
труднее, чем построение тепловой схемы
тепловой электрической станции, не только изза значительно большего числа и
разнохарактерности составляющих ее
агрегатов, но главным образом из-за того, что
графики выхода и потребления ЭР
технологическими агрегатами определяются
целиком особенностями технологии и
режимами работы этих агрегатов

11.

• Графики выхода и потребления ЭР (часовые,
суточные, годовые) подвержены сильным
колебаниям, нерегулярным по времени, на
которые энергетики влиять не могут, а должны к
ним приспосабливаться.
• Из-за расхождений приходов и расходов ЭР в
различные отрезки времени могут и нередко
возникают большие потери или дефициты
отдельных ЭР.
• Потоки энергоресурсов на предприятиях
огромны. Так, на крупном металлургическом
заводе потребление условного топлива
эквивалентно примерно 8 млн. т/год, в том числе
около 4 млн. т образующихся горючих
технологических газов.

12.

• теплоэнергетические системы предприятий
различных отраслей промышленности:
черной и цветной металлургии, химии,
нефтепереработки, целлюлозно-бумажного
производства и др. сильно отличаются друг
от друга, как по составу входящих в систему
элементов, так и по видам и параметрам
энергоресурсов, режимам работы
оборудования и др.

13.

К энергоресурсам, охватываемым ТЭС ПП, относятся все их виды,
имеющиеся на предприятиях, в том числе:
- водяной пар различных параметров от разных источников и горячая
вода;
- горючие газы — доменный, коксовый, конвертерный, нефтеперерабатывающих агрегатов, ферросплавных электропечей, абгаз,
получаемый при производстве синтетического каучука и и др.;
- физическая теплота отходящих газов различных технологических агрегатов,
а также остывающей продукции;
- теплота охлаждения конструктивных элементов технологических агрегатов;
- теплота расплавленных шлаков;
- горючие нетранспортабельные отходы производства;
- избыточное давление различных газов и жидкостей;
- сжатый воздух для технологических процессов и производственных нужд;
- кислород технический (содержание О2 99,5%) и технологический (О2 95%),
газообразный и жидкий.

14.

Задачей рационального построения ТЭС ПП
является
организация
оптимального
распределения и использования различных
ЭР. При этом необходимо учитывать
реальные (вплоть до часовых) графики и
режимы
работы
всех
агрегатов
как
генерирующих, так и потребляющих ЭР с
целью балансирования различных видов ЭР
в любой отрезок времени для обеспечения
надежной и экономичной работы как
отдельных агрегатов, так и предприятия в
целом, определения характера и мощности
необходимых резервных источников ЭР.

15.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Современные крупные заводы энергоемких
отраслей
промышленности
состоят
из
значительного числа различных технологических
и
энергетических
установок,
образующих
совместно производственный комплекс.
На рисунке в качестве примера показан
структурный состав металлургического завода с
полным производственным циклом, на который
поступает исходное сырье (в данном случае
сырая, т. е. необработанная железная руда), а
выходит
готовый
стальной
прокат
соответствующих профилей.

16. состав металлургического комбината с полным производственным циклом

17.

Часть заводов получает уголь на коксование от
обогатительных фабрик, расположенных в
угольных бассейнах, а подготовленное рудное
сырье (агломерат, окатыши) — от
соответствующих фабрик, расположенных на
местах добычи руды. На таких заводах нет
обогатительных или агломерационных фабрик.
Все показанные как технологические, так и
энергетические установки потребляют одни, а
генерируют другие виды энергоресурсов и тесно
взаимосвязаны по потокам этих энергоресурсов.

18.

19. Схема потоков основных энергоресурсов на МК

20.

Абсолютный и относительный (сравнительный) выход и
потребление перечисленных видов ЭР сильно
различаются на различных предприятиях, так же как и
реальные графики их выходов и потреблений.
Для
правильного
построения
и
организации
эксплуатации ТЭС ПП необходимо знать энергетические
характеристики технологических агрегатов, а также
основы соответствующих технологических процессов.
Количество
топлива,
потребляемого
крупным
металлургическим заводом, составляет миллионы тонн в
год. В табл. приведен годовой баланс топлива крупного
металлургического завода.

21.

22.

Как следует из табл., потребление топлива
заводом топливных энергоресурсов составляет
7983 тыс. т условного топлива в год, в том числе:
•внутренних горючих ЭР 4090 тыс. т (51,6%);
•природного газа 3170 тыс. т (40,0%);
•твердого и жидкого топлива 667 тыс. т (8,4%).
•потребление внутренних ЭР на заводе составляет
более 50% общего топливопотребления;
•Расход кокса доменным цехом составляет 4166
тыс. т, расход угля на коксование 5392 т/год.