Классификация вторичных энергоресурсов (ВЭР).

Для каждого предприятия пищевой отрасли существует теоретически обоснованный уровень потребления энергии – это предел, до которого может быть снижен расход энергозатрат при идеальной организации производства. Этот предел соответствует определенному уровню технического оснащения отрасли, и выполняя различные организационно-технические мероприятия, можно достигнуть постепенно теоретического значения уровня энергозатрат.

Для оценки энергетической эффективности принимают энергетический коэффициент К.И.Т. (коэффициент использования теплоты), показывающий, какая доля теплоты от сгорания топлива используется при проведении технологического процесса. Например: консервная промышленность - 16%

хлебопекарная - 35%

кондитерская - 45 %

сахарная, спиртовая 88 – 93%.

В пищевой промышленности имеются значительные потери теплоты вследствие нерациональной организации энергетического хозяйства предприятий. Одной из задач организации теплового хозяйства является внедрение мероприятий, направленных на снижение непроизводительных потерь энергии и наиболее полное использование вторичных энергоресурсов.

Вторичные энергоресурсы представляют собой потенциал определенного вида энергии (тепловой, химической, механической, электрической), содержащейся в отходах, промежуточных или готовых продуктах производства. Вторичные энергоресурсы предприятий пищевой промышленности можно разделить на 4 основные группы.

1. Энтальпия уходящих газов и жидкостей (сюда относится энтальпия дымовых газов, отходящих из котельных и печей, а также энтальпия, содержащаяся в барометрической воде, в барде спиртовых заводов).

2. Энтальпия отработанного пара паросиловых установок и вторичного пара теплоиспользующих установок (выпарные установки, ректификационные аппараты, сушилки, пары самоиспарения).

3. Энтальпия горючих отходов (например: лузга маслоэкстракционных заводов используется в качестве топлива в паровых котлах).

4. Энтальпия, содержащаяся в продуктах и отходах производства (это теплота, содержащаяся в шлаках котельных, горячем жоме сахарных заводов, горячем хлебе, сахаре).

Из перечисленных групп значительная роль первых двух, менее значительна – четвертая группа.

Энтальпия вторичных энергоресурсов используется по трем направлениям.

1. Для процессов, протекающих в основных технологических установках.

2. Для теплофикации и горячего водоснабжения жилых зданий.

3. Комбинированные схемы.

В каждой отрасли пищевой промышленности существуют свои источники ВЭР. Различные принципы технологии определяют их качественный и количественный состав. Рассмотрим основные наиболее емкие отрасли.

Сахарное производство. По своему объему, сложности и стоимости теплоэнергетического комплекса, по неразрывности связей между технологическим и теплоэнергетическим процессами, а также по возможности использования ВЭР сахарное производство занимает ведущее положение среди отраслей пищевой промышленности.

Основными составными частями ВЭР является энтальпия утфельного пара из вакуум-аппаратов, паров самоиспарения (деаэраторов котельных, сатураторов, сульфитаторов, сборников конденсатов, барометрической воды, продувочной воды, котлов, жомопрессовой воды, нагретого воздуха производственных помещений).

Спиртовое производство. В качестве ВЭР используется теплота барды из бражной колонны, вторичной барды, продуктов спиртового производства (спирт, сивушное масло, дрожжи). Энтальпия вторичного пара из сушилок дрожжей, охлаждающей воды из конденсатов и холодильников, уходящих газов из котлов, продувочной воды паров самоиспарения из сепаратора непрерывной продувки теплоты выпарных аппаратов

Пивоваренное производство. ВЭР включает в себя энтальпию вторичного пара варочных котлов, конденсатов, охлаждающей воды, уходящих газов сушилок и котельной.

ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА.

Отопление.

Тепловая энергия в виде пара и горячей воды отпускается двум основным потребителям: промышленным и коммунальным.

В промышленности преимущественно используется слегка перегретый пар с давлением 0,5÷1,5 МПа для технологический процессов, а также получения горячей воды для отопления производственных помещений и нагрева воздуха, идущего на вентиляцию. Пар подается из отборов турбин ТЭЦ либо непосредственно из паровых котлов. Коммунальное потребление включает расходы тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий, а также на бытовые нужды. Централизованный отпуск тепловой энергии от ТЭЦ и районных котельных с водогрейными котлами покрывают в СССР около 1/3 всего теплового потребления, причем с каждым годом доля теплового потребления увеличивается. Отопление в нашей стране осуществляется, как правило, подачей к потребителю нагретой воды, т.е. тепловые сети, являются водяными. Использование воды в качестве теплоносителя в отличие от пара связано с возможностью регулирования отпуска тепла изменением температуры теплоносителя, большой дальностью теплоснабжения (до 20 км), меньшими энергетическими потерями при транспорте, а также возможностью сохранения на ТЭЦ конденсата греющего пара. Применение воды вместо пара в тепловых сетях и отопительных приборах (радиаторы, трубы) позволяет, кроме того, исключить шум при работе и иметь относительно невысокие температуры греющих поверхностей, что повышает безопасность их эксплуатации.

Расход тепловой энергии Q_от на отопление, равный теплопотерям здания, считается прямо пропорциональным объему здания V(м ) и разности температур воздуха внутри помещения t и наружного воздуха t .

вт. (кВт) (26)

где: - относительный коэффициент, величина задается в справочной литературе; кВт/(м³к).

V-м³ - объем здания

t_вн-t_нар - соответственно температуры воздуха внутри и наружи, С.

В зависимости от типа и объема здания(50÷100)10³м³ изменяется в пределах для жилых зданий от 1,2 до 1,4

для промышленных зданий от 0,6 до 1,7.

Температура воздуха t_вн. должна поддерживаться на уровне 18 С в жилых помещения, 20 С в детских учреждениях и школах, 16 С в институтах, театрах.

Во избежание перегрева и для экономии топлива отопление включается в работу при температурах наружного воздуха ниже температуры помещения (обычно при t_нар= 8÷10 С). Для Москвы низшая расчетная температура для проектирования отопления принята равной -25 С, Красноярска -40 С, Тбилиси -7 С. На тепловые нужды населения тепловая энергия отпускается в виде горячей воды с температурой 60 – 70 С.

Вентиляция

Назначение вентиляции – поддерживать химический состав и физическое соотношение воздуха, удовлетворяющее гигиеническим требованиям, т.е. обеспечивать необходимую чистоту воздуха, его температуру, влажность и скорость движения. Необходимая чистота воздуха регламентируется санитарными нормами, устанавливающими предельно допустимые концентрации (ПДК) в нем вредных примесей.

Для этого необходимо из жилых помещений удалять загрязненный воздух и вместо него вводить свежий воздух из атмосферы. Интенсивность воздушного обмена зависит от интенсивности загрязнения воздуха в помещениях. Часовая кратность воздухообмена колеблется в широких пределах от однократного обмена воздуха до сорокапятикратного в таких производственных помещениях, как гальванические цеха и т.д. В пищевой промышленности кратность циркуляции колеблется в пределах 3 – 5. Поступающий зимой в помещениях воздух следует нагревать. Тепловая энергия, служащая для нагрева наружного воздуха до температуры помещения, называется теплотой, расходуемой на вентиляцию.

Существуют естественная и принудительная вентиляция.

Естественная происходит за счет обмена воздуха через окна, двери и специальные вентиляционные отверстия в наружных ограждениях здания. Интенсивность естественной вентиляции может достичь трехкратного обмена в час. Однако при естественной вентиляции обмен воздуха происходит непрерывно. При этом из помещения уходит и часть нагретого в помещении воздуха, что вызывает излишние потери теплоты. Поскольку при естественной вентиляции воздух предварительно не подогревается, то в отопительный период его нагрев осуществляется за счет системы отопления помещения. При расчете системы отопления принимают, что для нагрева 1 кг воздуха на 1⁰С. при атмосферном давлении (0,1013 мПа) и влажности 30÷70% требуется примерно 1кДж тепловой энергии. Принудительная вентиляция эффективнее естественной. Она обеспечивает любую эффективность воздухообмена, позволяет равномерно вентилировать все части помещения. Загрязненный воздух удаляется специальными вытяжными вентиляционными системами и заменяется свежим, подаваемой проточной вентиляционной системой. Если вредные вещества выделяются в определенных точках помещения, то здесь устанавливают местные вытяжные устройства (отсосы). Если выделяющиеся газы легче воздуха, то точки отсоса располагаются под потолком, а точки притока свежего воздуха – внизу. При принудительной вентиляции для нагрева поступающего холодного воздуха используются паровые, водяные или электрические калориферы (подогреватели). Лучшим теплоносителем является горячая вода с температурой 70÷150 С. Применение влажного водяного пара менее экономично, усложняет регулирование, однако размеры калориферов получаются меньше, чем при использовании горячей воды. В настоящее время доля вентиляции в общей системе теплоснабжения резко увеличивается. Расход теплоты на вентиляцию подсчитывается по уравнению:

; кВт (27)

где: q_вент - удельный расход тепла на вентиляцию, кВт/ (м³к)

для жилых домов q_вент = 0, для зданий других типов q = 0,42 кВт/ (м³к).

Воздухообмен рассчитывается по уравнению:

где: n - необходимый воздухообмен (т.е. количество заменяемого

С – удельная массовая теплоемкость воздуха; кДж/(кг*К); t_ух- температура воздуха, уходящего в приемные устройства вытяжной вентиляции;t_пр - температура приточного воздуха, поступающего в помещение. Значение Q определяется, как разность количества теплоты, выделяющейся в помещении и теряемой через наружные ограждения.

Кондиционирование воздуха.

Функции приточной вентиляции часто выполняют системы кондиционирования воздуха, представляющие собой совокупность технических средств, служащих для приготовления (собственно кондиционеры), смешения (смесительные коробки) и распределения (каналы и воздухораспределительные устройства) воздуха и автоматического регулирования его параметров.

Различают комфортное и технологическое кондиционирование.

С помощью комфортного кондиционирования создаются благоприятные условия для человеческого организма. Работоспособность и самочувствие человека в большей степени зависит от температуры, влажности, чистоты и газового состава воздуха. Технологическое кондиционирование обеспечивает параметры воздушной среды, удовлетворяющие требованиям технологического процесса.

Высокие требования к состоянию воздуха предъявляет пищевая промышленность, поэтому этому вопросу уделяется большое внимание. В системе кондиционирования осуществляется очистка воздуха от пыли и его тепловлажностная обработка. В теплый период года воздух охлаждается и при необходимости осушается, а в холодное время – подогревается и увлажняется.

***

Вопросы для самоконтроля по разделу 3

1.Назовите основные виды топлива.

2.Перечислите горючие составляющие топлива.

3.Перечислите балластные составляющие топлива.

4.Что такое теплота сгорания топлива.

5.Какая из тепловых потерь при сжигании топлива в топке котла максимальна?

Тест по разделу 3

Составляющие топлива имеют стандартные обозначения: С, Н, S, A, W

1.Какие из составляющих топлива являются горючими составляющими?

а)С; б)Н; в)S; г)А

2.Какие из составляющих топлива являются балластом?

а)W; б)А; в)Н; г)S

Элементами котлоагрегата являются: А-экономайзер; Б-барабан; В- воздухоподогреватель; Г- горелки; Д- пароперегреватель.

3.Какие из них могут отсутствовать в котлах малой мощности?

а)А; б)Б; в)Д; г)В

4.Какие из них полностью или частично заполнены водой?

а)В; б)А; в)Б; г)Г

5.Какие из них заполнены частично или полностью паром?

а)Б; б)Д; в)В

Существуют три основные способа сжигания топлива: А-в слое, Б-в факеле, В-в вихре (циклоне).

6.Какой из способов реализуется в камерной топке?

а)Б; б)В; в)А

***

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ ТЕСТОВ

по разделу 1:

подлежат исключению неверные варианты:1В, 2В, 3В, 4Б, 5А.

по разделу 2:

правильные ответы: 1А, 2Б, 3В, 4В, 5Б

по разделу 3:

1. -С, Н, S. 2. - A, W. 3. - А,В,Д. 4. - А, Б. 5 - Б,Д. 6 - Б,В