Общие технические меры по энергосбережению:
1. Эффективная теплоизоляция трубопроводов, надежно и долговечно работающая при условиях эксплуатации.
2. Малое гидравлическое сопротивление трубопровода для транспортировки теплоносителя, что обеспечит малую мощность на прокачку теплоносителя.
3. Снижение тепловой нагрузки на системы О, В и КВ.
4. Выбор рационального вида систем О, В и КВ.
5. Осуществление экономичных режимов работы систем О, В и КВ.
6. Использование дополнительных источников энергии для систем О, В и КВ.
1. Эффективная теплоизоляция трубопроводов
Энергосбережение при транспортировке тепловой энергии в первую очередь зависит от качества тепловой изоляции. Она должна иметь не только низкую теплопроводность, воздухо- и водопроницаемость, а так же низкую электропроводность, что уменьшает электрохимическую коррозию материала трубы. Наличие влаги в теплоизоляции снижает эффективность её работы, способствует разрушению труб. Поэтому сами трубы имеют антикоррозионное покрытие, например, в виде силикатных эмалей, изола и др., а сверху тепловой изоляции укладывают специальные профилированные футляры (например, асбоцементные) или покрывают ее слоем обмазочной, либо оклеечной гидроизоляции. Такая гидроизоляция препятствует поступлению влаги из воздуха и грунта.
2. Малое гидравлическое сопротивление трубопровода
Энергосбережение за счет уменьшения мощности, затрачиваемой на прокачку теплоносителя, можно получить при использовании вместо стальных труб пластиковых (например, полипропиленовых) для которых коэффициент гидравлического трения составляет в среднем 0,007, что существенно ниже, чем для стальных труб.
3. Снижение тепловой нагрузки на системы отопления, вентиляции и кондиционирования
Архитектурно-планировочные меры. Форма здания влияет на величину теплопотерь. Наиболее выгодной является форма, при которой отношение площади наружной поверхности к объёму минимально. Такими являются здания в форме куба или шара.
Важной является высота здания. При сохранении объема здания увеличение его высоты в 4 раза (например, с 15 до 60 м.) приводит к двукратному увеличению годового расхода теплоты на отопление.
Ориентированные на южную половину горизонта фасады получают достаточно большие поступления солнечной радиации, которые особенно ощутимы в начале и в конце отопительного периода.
Теплозащита зданий. Задача выбора теплозащиты стен и перекрытий – технико-экономическая. Усиление теплозащиты стен достигается увеличением толщины теплоизоляционного слоя в её конструкции (для современных многослойных конструкций) или самой конструкции (для однослойных). При увеличении толщины стены возрастает её стоимость, но сокращается тепловая нагрузка на систему отопления и стоимость потребления тепловой энергии.
Совмещение функций ограждений и систем. Наиболее простым способом снижения тепловой нагрузки на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в жилых зданиях является остекление лоджий.
4. Осуществление экономичных режимов работы систем отопления, вентиляции и кондиционирования
Дежурное отопление (снижение температуры воздуха в помещении в нерабочие часы. Пригодно только для производственных и общественных зданий. Для жилых помещений оно не применимо, так как люди в них могут находятся постоянно, а снижение температуры ниже +18 0С недопустимо)
Снижение расхода воздуха с учётом санитарных норм. Принцип действия периодической вентиляции основан на том, что при вентилировании помещения свежим воздухом концентрация вредности убывает быстро, а при бездействии вентиляции повышение концентрации вредности в воздухе помещения протекает медленнее.
5. Использование дополнительных источников энергии для систем отопления, вентиляции и кондиционирования
Применение тепловых насосов. Энергосбережение достигается за счет утилизации низкотемпературной сбросной или природной теплоты.
6. Использование теплоты солнечной радиации
Солнечная радиация обладает экологической чистотой, доступностью. Однако прямое использование тепла солнца затруднено из-за относительной сложности поглощения и трансформации, а также из-за несовпадения во времени прихода и потребления энергии.
7. Применение инфракрасных излучателей
Энергосбережение достигается за счет уменьшения отапливаемого объема помещения, отсутствия перегрева верхней зоны помещения, малой тепловой инерции и гибкости управления.
(https://studopedia.org/8-216646.html)
Энергосбережение в сушильных установках.
Под сушкой понимают совокупность термических и массообменных процессов у поверхности (внешняя задача) и внутри (внутренняя задача) влажного материала, способствующих его обезвоживанию.
Скорость протекания тепломассообменных процессов, степень их завершенности зависит от способа подвода теплоты к материалу и от режима сушки.
Промышленные сушильные установки классифицируют по следующим признакам:
по способу подвода теплоты к материалу (кондуктивные, конвективные, радиационные, электромагнитные, комбинированные);
по функционированию по времени (непрерывного действия, периодического действия, полунепрерывного действия);
по конструкции (камерные, шахтные, туннельные, барабанные, трубчатые, ленточные, кипящего слоя, распылительные, сублимационные и др.).
Наибольшее распространение получили конвективные сушильные установки, которые разделяют на несколько групп:
по применяемому сушильному агенту (воздушные, на дымовых (топочных) газах, на неконденсирующихся в процессе сушки газах (перегретый пар, азот и т.д.);
по схеме движения сушильного агента (с однократным использованием сушильного агента, рециркуляцией, с промежуточным подогревом сушильного агента, рециркуляцией его в зонах и между зонами и т.п.);
Все энергосберегающие мероприятия можно разбить на три группы:
теплотехнологические – теплотехнические (выбор тепловой схемы, режимных параметров сушки – температуры, скорости и влагосодержания сушильного агента, и т.д.); конструктивно-технологические (выбор направления взаимного движения сушильного агента и материала, и т.д.);
кинетические – методы интенсификации внешнего тепло- и массообмена (коэффициента тепло-отдачи к сушимому материалу, поверхности тепло- и массообмена и т.д.); методы интенсификации внутреннего тепло- и массообмена (повышение температуры материала в первом периоде сушки и т.д.);
энергосберегающие технологии – использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, приводящее к замещению органического топлива (солнечные сушильные установки и др.); использование в качестве сушильного агента паров растворителя, водяного пара атмосферного давления и др.
Энергосбережение в выпарных установках
На современных крупных предприятиях выпаривание ведут в многокорпусных (многоступенчатых) установках непрерывного действия. При этом происходит использование образующегося над раствором так называемого «вторичного пара» каждого корпуса в последующих корпусах с более низким давлением в качестве греющего или с передачей части вторичного пара (экстра-пара) другим тепловым потребителям. Раствор в таких установках перетекает из корпуса в корпус, выпариваясь при этом частично в каждом корпусе до определенной концентрации.
Экономия энергии в выпарных установках может достигаться следующими способами:
использованием теплоты вторичного пара в многоступенчатых выпарных установках;
применением сжатия паров при помощи струйного эжектора или механического компрессора,
подогревом раствора, направляемого на выпарку вторичным паром или конденсатом.
(https://studopedia.su/10_156796_puti-ekonomii-energii-v-rektifikatsionnih-ustanovkah.html)
Энергосбережение в ректификационных установках
Основными процессами разделения жидких, газовых и паровых смесей являются ректификация, абсорбция и экстракция. Причем, по энергозатратам процесс ректификации значительно превосходит все остальные процессы.
При увеличении диаметра колонны в два раза потребление энергии (греющего пара) повышается в четыре раза. В настоящее время на предприятиях химической, нефтехимической и газовой отраслей промышленности встречаются колонны диаметром более 5–6 м. Снижение энергозатрат только на 10 % даст экономический эффект несколько сотен тысяч евро в год только на одной установке разделения.
Основными источниками энергосбережения при ректификации являются: снижение флегмового числа за счет повышения КПД колонны, использование тепла паров верха колонны, использование комплексов со связанными тепловыми потоками (минимизация энергозатрат), совмещенные (с абсорбцией, экстракцией и химической реакцией) процессы, рекуперация тепла и холода, снижение гидравлического сопротивления колонн, изменение последовательности разделения, применения АСУТП.
Рассмотрим основные пути снижения энергозатрат процессов разделения смесей при проведении процессов ректификации:
1. Минимальная реконструкция КУ (контактных устройств) в ряде случаев может снизить энергозатраты на 5–10 %. В качестве минимальной реконструкции массообменных тарелок можно отметить следующие изменения и дополнения в конструкциях:
‒ улучшение структуры потоков за счет секционирования;
‒ изменение формы и высоты перегородок;
‒ установка отбойников;
‒ организация второй зоны контакта фаз;
‒ оптимизация свободного сечения КУ.
Эти мероприятия улучшают гидродинамическую обстановку на контактных устройствах и, как следствие, повышается эффективность разделения, что дает возможность понизить флегмовое число и затраты на греющий пар в кипятильнике колонны.
Минимальная реконструкция характеризуется малыми затратами средств и времени, и может быть выполнена во время планового капитального ремонта установки.
2. Оптимизация режимов работы может дать снижение энергозатрат до 10–30 %. Такими мероприятиями являются:
‒ оптимизация флегмового числа в зависимости от расхода и состава питания;
‒ оптимизация давления, при котором проводится процесс разделения;
‒ для некоторых типов контактных устройств поддерживать нагрузку по сырью, которая обеспечит наивысшую эффективность этих тарелок.
3. Оптимизация технологической схемы особо актуальна при разделении многокомпонентных смесей, когда применяют несколько связанных колонн. Снижение энергозатрат может достигнуть до 20 – 60 %. При оптимизации обычно решаются следующие задачи:
‒ выбор тарелок питания;
‒ организация по высоте ректификационной колонны контуров подвода и отвода тепла;
‒ ввод питания в виде пара с предыдущей колонны, т.е. организация парциального дефлегматора в ней.
4. Среди одних из дорогостоящих, но эффективных мероприятий является замена КУ на новые (последующая экономия энергоресурсов до 30–50 %):
‒ тарелки с двумя зонами контакта фаз (комбинированные);
‒ нерегулярные насадки;
‒ регулярные (упорядоченные) насадки;
‒ вихревые КУ;
‒ КУ с нестационарным взаимодействием фаз и др.
Следует отметить, что в последние годы устаревшие барботажные тарелки часто меняются на новые высокоэффективные насадки. Это обеспечивает кроме снижения энергозатрат на единицу продукции существенное повышение производительности массообменных колонн [12, 13].
5. Очень перспективным является направление совмещения различных процессов в одном аппарате. Например: реакционно-массооб-менные процессы могут обеспечить снижение используемого тепла до 70–80 % за счет использования тепла химической реакции и т. д.
6. Рекуперация тепла продуктов разделения.
(https://lektsii.org/12-36192.html)