+7 (495) 777 33 50

При эксплуатации печей возможны потери энергии с тепловым излучением через отверстия, используемые, в частности, для загрузки/выгрузки. Эта проблема особенно актуальна для печей, рабочая температура которых превышает 500 °C. Отверстия печей включают газоходы и трубы, смотровые окна, используемые для визуального контроля технологического процесса, двери печей, оставляемые частично открытыми при обработке негабаритных деталей, двери и другие отверстия, используемые для загрузки и выгрузки материалов, продукции и/или топлива и т.д.

Потери тепла через стенки систем сжигания зависят от площади поверхностей и толщины теплоизоляции. Оптимальная толщина теплоизоляции, учитывающая соображения энергоэффективности и экономической эффективности, должна определяться в каждом конкретном случае.

Как правило, эффективная теплоизоляция, позволяющая свести потери тепла к минимуму, может быть обеспечена при строительстве предприятия или установке оборудования. Однако теплоизоляция может постепенно изнашиваться, что требует ее замены по итогам инспекций в рамках программ технического обслуживания. Для обнаружения зон нарушенной теплоизоляции могут использоваться детекторы инфракрасного излучения (тепловизоры). Обследование с помощью подобных устройств может производиться во время работы оборудования незадолго до остановки на плановое техническое обслуживание или ремонт.

С данным методом связаны различные преимущества:

ü повышенное содержание кислорода приводит к увеличению температуры сгорания и количества тепла, передаваемого технологическому процессу, что способствует уменьшению доли несгоревшего (неполностью сгоревшего) топлива и повышению КПД с одновременным сокращением выбросов NOx;

ü поскольку атмосферный воздух на 80% состоит из азота, переход к кислородному сжиганию приводит к соответствующему сокращению массового расхода подаваемых и отходящих газов;

Автоматизированное управление процессом сжигания может осуществляться посредством мониторинга и регулирования таких параметров, как расход топлива и воздуха горения, содержание кислорода в дымовых газах, а также потребность технологических процессов в тепловой энергии.

Избыток воздуха горения может быть сведен к минимуму при помощи регулирования расхода воздуха в соответствии с расходом топлива. Эта задача может быть значительно облегчена посредством автоматизированного измерения содержания кислорода в дымовых газах. В зависимости от того, насколько быстро и часто меняются соответствующие характеристики технологического процесса, расход воздуха может регулироваться вручную или в автоматизированном режиме. Слишком низкий расход воздуха приводит к затуханию пламени и необходимости повторного зажигания, что может вызывать обратные удары пламени и, как следствие, повреждение оборудования. Поэтому соображения безопасности всегда требуют некоторого избытка воздуха (как правило, 1 – 2% для газообразного топлива и 10% для жидкого).

Потери энергии являются серьезной проблемой при эксплуатации промышленных печей. При использовании традиционных технологий около 70% получаемой тепловой энергии теряется с отходящими газами (при рабочей температуре процесса около 1300°C). Поэтому меры по энергосбережению в данной области имеют большое значение, в особенности в случае высокотемпературных процессов (температура 400-1600°C).

Одним из вариантов сокращения потерь тепловой энергии в процессе сгорания является снижение температуры дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу. Это может быть достигнуто посредством:

ü подбора оптимальных размеров и других характеристик оборудования исходя из требуемой максимальной мощности с учетом расчетного запаса надежности;

ü интенсификации передачи тепла технологическому процессу посредством увеличения удельного потока тепла (в частности, при помощи завихрителей-турбулизаторов, увеличивающих турбулентность потоков рабочего тела), увеличения площади или усовершенствования поверхностей теплообмена;

Методы термоэкономического анализа, применяемые на уровне системы, используют как принципы термодинамики, так и данные о затратах. Эти методы позволяют прояснить процесс формирования затрат, минимизировать совокупные производственные затраты, а также распределить затраты по нескольким видам продукции, производимым в одном и том же процессе.

В ходе производственного процесса энергия не потребляется в строгом смысле, а переходит из более качественных форм в менее качественные. Для анализа процессов, характеризующихся значительной степенью термодинамической необратимости, например, сжигания, теплопередачи, дросселирования и т.д., адекватным является только эксергетический анализ. Эксергия представляет собой объективную и универсальную меру полезности энергии и может рассматриваться в качестве связующего звена между термодинамикой и учетом затрат. Это связано с тем, что эксергия может быть рассчитана на основе физических величин, которые могут быть измерены – давления, температуры, энергии и т.д. Экономический анализ позволяет рассчитать затраты, связанные с приобретением топлива, инвестициями, а также эксплуатацией и техническим обслуживанием установки.

Энергетический (энтальпийный) и эксергетический анализ представляют собой методики, основанные на определении энергии или эксергии потоков в исследуемой тепловой системе, а также построении энергетического или эксергетического баланса объектов, соединяемых этими потоками.

Выполнение этих видов анализа включает следующие шаги:

1. Следует точно определить границу анализируемой системы (всего предприятия или его части).

Пинч-анализ – методология минимизации энергопотребления процесса посредством расчета термодинамически обоснованных объемов энергопотребления и приближения к ним с помощью оптимизации теплопередачи между процессами, методов энергоснабжения и характеристик технологических процессов. Хотя иногда этот метод называют интеграцией процессов или энергетической интеграцией, фактически, пинч-анализ является одним из средств такой интеграции.

В контексте пинч-анализа каждый оптимизируемый процесс рассматривается как совокупность горячих и холодных потоков. Горячими называются потоки, которые нуждаются в охлаждении, а холодными – потоки, нуждающиеся в нагреве. Для каждого процесса может быть построена одна кривая на диаграмме «энтальпия-температура», представляющая совокупность всех горячих потоков, и одна кривая, представляющая совокупность всех холодных потоков процесса. Эти кривые называются соответственно горячей и холодной составными кривыми. Построение кривой продемонстрировано на рис. 2.11 и 2.12. На первом из них показаны два горячих потока на диаграмме «энтальпия-температура».