Технико-экономическая оценка внедрения энергоэффективных решений систем отопления и вентиляции литейного производства
Аннотация
РЕФЕРАТ
Цель работы заключалась в анализе целесообразности внедрения энерго-эффективных решений систем отопления и вентиляции литейного производства на базе конкретного цеха в нашем регионе - Асбестовского Ремонтно-Машиностроительного завода.
Данная тема является достаточно актуальной, так как процессы литейного производства сопровождаются выделением большого количества теплоты, пыли, окиси углерода, окислов различных металлов (медь, цинк, железо), продуктов горения топлива и разложения крепителей. Для асимиляции этих вредностей требуется организация механической вентиляции большой проиводительности.
Прямоточные системы вентиляции потребляют обычно 50-60 % всей энергии цеха. В связи с этим, необходимо искать пути экономии тепловой энергии, например, за счет утилизации теплоты удаляемого воздуха для использования в системах вентиляции или отопления. Высокие цены на тепло – и электроэнергию не только делают утилизацию выгодной для литейных цехов, но и позволяют достичь значительного энергосбережения в масштабах страны, что дает возможность развивать экономику, не наращивая потребление угля, нефти, электроэнергии, газа.
Для достижения цели требуется решить следующие задачи:
1) выполнить аналитический обзор проблемы;
2) определить виды вредных веществ, выделяющихся в разных отделениях литейного цеха АРМЗ на разных этапах выплавки стали, рассчитать интенсивность выделения вредных веществ, определить воздухообмен, необходимый для их разбавления до ПДК;
3) определить тепловые нагрузки и тепловыделения от технологического оборудования которые составляют тепловой баланс помещения, составить тепловой баланс;
4) составить воздушный баланс и схему движения воздушных потоков по отделениям;
5) определить температуры удаляемого воздуха в вытяжных системах;
6) рассчитать эффективность рекуперации в пластинчатых теплообменни-ках;
7) выполнить технико-экономическую оценку внедрения мероприятий по энергосбережению, рассчитать срок окупаемости.
В ходе аналитического обзора было выяснено, что для плавильного участка из трех полученых значений воздухообмена для разбавления монооксида углерода, сернистого ангидрида и оксидов азота больше всего требуется воздуха для разбавления оксидов азота и составляет 48 630 м3/час. Для участков крупного и мелкого литья требуется разбавлять выделения монооксида углерода (48 120 м3/час и 61 347 м3/час соответственно), а в формовочно-стержневом отделении - выделения формальдегида, требуемый расход равен 2 580 м3/час.
Для составления теплового баланса цеха были рассчитаны теплопотери через ограждения и теплопоступления: от солнечной радиации, искусственного освещения и от работающего круглый год технологического оборудования: печей, трансформаторов, от горячего металла в заливочном участке, от стенда сушки ковшей и другого оборудования.
Анализ теплового баланса цеха показал, что во все периоды года в литейном цеху присутствуют теплоизбытки. В связи с этим, в теплый период и переходные условия необходимо предусмотреть аэрацию для ассимиляции избытков теплоты. В холодный период года (ХПГ) аэрация не предоставляется возможной, однако теплоизбытки можно уменьшить за счет регулирования системы отопления. Расчетными расходами для подбора оборудования механической вентиляции для ХПГ будут расходы на разбавление вредных веществ.
В плавильном отделении температура уходящего воздуха от печи ДСП-3 была определена методом воздушного баланса с учетом подсоса воздуха из рабочей зоны для защиты рукавного фильтра, а в заливочном отделении температура вытяжки была определена с учетом теплопоступлений от остывающего металла. В итоге минимальная температура уходящего воздуха в вытяжных системах составила 17,50С, а максимальная - 900С. Для всех остальных отделений температуры уходящего воздуха были определены с учетом температурного коэффициента m = 0,5.
Расчеты рекуперативных теплообменников показали, что эффективность рекуперации в разных отделениях литейного цеха разная. Самый короткий срок окупаемости в плавильном отделении составил 1,5 года (системы П1.3/В1.3), что объясняется самой высокой температурой уходящего воздуха (900С). Результаты расчета рекуперации показали, что чем выше температура уходящего воздуха, тем срок окупаемости короче.
Технико-экономический расчет эффективности рекуперации продемонстрировал эффективность использования рекуперации во всех отделениях литейного цеха. Средний срок окупаемости внедрения утилизации теплоты составила 7 лет. Экономия от рекуперации за отопительный сезон составила 1 061 666 м3 газа и может быть рекомендована к внедрению на АРМЗ и других литейных предприятиях страны.
Пояснительная записка содержит: 95 страниц, 9 рисунков, 26 таблиц, 1 приложение, 20 литературных источников.
Цель работы заключалась в анализе целесообразности внедрения энерго-эффективных решений систем отопления и вентиляции литейного производства на базе конкретного цеха в нашем регионе - Асбестовского Ремонтно-Машиностроительного завода.
Данная тема является достаточно актуальной, так как процессы литейного производства сопровождаются выделением большого количества теплоты, пыли, окиси углерода, окислов различных металлов (медь, цинк, железо), продуктов горения топлива и разложения крепителей. Для асимиляции этих вредностей требуется организация механической вентиляции большой проиводительности.
Прямоточные системы вентиляции потребляют обычно 50-60 % всей энергии цеха. В связи с этим, необходимо искать пути экономии тепловой энергии, например, за счет утилизации теплоты удаляемого воздуха для использования в системах вентиляции или отопления. Высокие цены на тепло – и электроэнергию не только делают утилизацию выгодной для литейных цехов, но и позволяют достичь значительного энергосбережения в масштабах страны, что дает возможность развивать экономику, не наращивая потребление угля, нефти, электроэнергии, газа.
Для достижения цели требуется решить следующие задачи:
1) выполнить аналитический обзор проблемы;
2) определить виды вредных веществ, выделяющихся в разных отделениях литейного цеха АРМЗ на разных этапах выплавки стали, рассчитать интенсивность выделения вредных веществ, определить воздухообмен, необходимый для их разбавления до ПДК;
3) определить тепловые нагрузки и тепловыделения от технологического оборудования которые составляют тепловой баланс помещения, составить тепловой баланс;
4) составить воздушный баланс и схему движения воздушных потоков по отделениям;
5) определить температуры удаляемого воздуха в вытяжных системах;
6) рассчитать эффективность рекуперации в пластинчатых теплообменни-ках;
7) выполнить технико-экономическую оценку внедрения мероприятий по энергосбережению, рассчитать срок окупаемости.
В ходе аналитического обзора было выяснено, что для плавильного участка из трех полученых значений воздухообмена для разбавления монооксида углерода, сернистого ангидрида и оксидов азота больше всего требуется воздуха для разбавления оксидов азота и составляет 48 630 м3/час. Для участков крупного и мелкого литья требуется разбавлять выделения монооксида углерода (48 120 м3/час и 61 347 м3/час соответственно), а в формовочно-стержневом отделении - выделения формальдегида, требуемый расход равен 2 580 м3/час.
Для составления теплового баланса цеха были рассчитаны теплопотери через ограждения и теплопоступления: от солнечной радиации, искусственного освещения и от работающего круглый год технологического оборудования: печей, трансформаторов, от горячего металла в заливочном участке, от стенда сушки ковшей и другого оборудования.
Анализ теплового баланса цеха показал, что во все периоды года в литейном цеху присутствуют теплоизбытки. В связи с этим, в теплый период и переходные условия необходимо предусмотреть аэрацию для ассимиляции избытков теплоты. В холодный период года (ХПГ) аэрация не предоставляется возможной, однако теплоизбытки можно уменьшить за счет регулирования системы отопления. Расчетными расходами для подбора оборудования механической вентиляции для ХПГ будут расходы на разбавление вредных веществ.
В плавильном отделении температура уходящего воздуха от печи ДСП-3 была определена методом воздушного баланса с учетом подсоса воздуха из рабочей зоны для защиты рукавного фильтра, а в заливочном отделении температура вытяжки была определена с учетом теплопоступлений от остывающего металла. В итоге минимальная температура уходящего воздуха в вытяжных системах составила 17,50С, а максимальная - 900С. Для всех остальных отделений температуры уходящего воздуха были определены с учетом температурного коэффициента m = 0,5.
Расчеты рекуперативных теплообменников показали, что эффективность рекуперации в разных отделениях литейного цеха разная. Самый короткий срок окупаемости в плавильном отделении составил 1,5 года (системы П1.3/В1.3), что объясняется самой высокой температурой уходящего воздуха (900С). Результаты расчета рекуперации показали, что чем выше температура уходящего воздуха, тем срок окупаемости короче.
Технико-экономический расчет эффективности рекуперации продемонстрировал эффективность использования рекуперации во всех отделениях литейного цеха. Средний срок окупаемости внедрения утилизации теплоты составила 7 лет. Экономия от рекуперации за отопительный сезон составила 1 061 666 м3 газа и может быть рекомендована к внедрению на АРМЗ и других литейных предприятиях страны.
Пояснительная записка содержит: 95 страниц, 9 рисунков, 26 таблиц, 1 приложение, 20 литературных источников.