Вводная лекция по дисциплине
«Технологические энергоносители предприятий»
Преподаватель: Усанова Ольга Юрьевна, к.т.н., доцент кафедры промышленной теплоэнергетики (37) ГОУ МГИУ.
Цель изучения дисциплины состоит в освоении принципов, структуры и функционирования систем производства и распределения энергоносителей и отличительных особенностей их основных элементов: станций и установок по производству сжатого воздуха, холода, продуктов разделения воздуха, систем водо- и топливоснабжения, вопросов эксплуатации оборудования на различных промышленных предприятиях.
Значение и задачи энергетического хозяйства.
Любой технологический процесс требует определенного расхода топлива, электрической и тепловой энергии, поэтому промышленные предприятия являются крупнейшими потребителями различных видов топлива и энергии. В промышленности расходуется примерно половина всего топлива и две трети энергии. В качестве топлива предприятия используют уголь, кокс, мазут, дрова и древесные отходы, природный газ, диоксид углерода (например, для сварочного производства). С развитием научно-технического прогресса и ростом производства потребление энергии систематически растет. Растет и доля затрат на энергоресурсы. Доля энергозатрат в себестоимости продукции доходит до 40–45%.
За XX век количество энергии, затрачиваемое на единицу промышленной продукции в развитых странах мира, возросло в 10–12 раз. В связи с этим повышается роль энергетического хозяйства в обеспечении бесперебойного функционирования производственного процесса, повышается его значение с целью снижения издержек производства и повышения уровня рентабельности промышленных предприятий.
Энергетическое хозяйство промышленного предприятия – это совокупность энергетических установок и вспомогательных устройств с целью обеспечения бесперебойного снабжения предприятия различными видами энергии и энергоносителей, таких, как натуральное топливо (газ, мазут и др.), электрический ток, сжатый воздух, горячая вода, конденсат.
К основным видам промышленной энергии относятся: тепловая и химическая энергия топлива, тепловая энергия пара и горячей воды, механическая энергия и электроэнергия.
Основными задачами энергетического хозяйства являются надежное и бесперебойное обеспечение предприятия всеми видами энергии установленных параметров при минимальных затратах.
Энергообеспечение предприятия имеет специфические особенности, обусловленные особенностями производства и потребления энергии:
- производство энергии, как правило, должно осуществляться в момент потребления;
- энергия должна доставляться на рабочие места бесперебойно и в необходимом количестве. Перебои в снабжении энергией вызывают прекращение процесса производства, нарушение технологии;
- энергия потребляется неравномерно в течение суток и года. Это вызвано природными условиями (летние и зимние периоды, день, ночь) и организацией производства;
- мощность установок по производству энергии должна обеспечивать максимум потребления.
По характеру использования энергия бывает: технологической, двигательной (силовой), отопительной, осветительной и санитарно-вентиляционной. Для промышленных предприятий наибольшее значение имеет потребление энергии на двигательные и технологические цели. В качестве двигательной силы технологического и подъемно-транспортного оборудования используются главным образом электроэнергия и в небольшом количестве пар и сжатый воздух.
Различные виды энергии и энергоносителей применяются на всех стадиях технологии производства изделия. При этом единство и взаимообусловленность технологии и энергетики – наиболее характерная черта большинства производственных процессов промышленного предприятия. В число потребителей электроэнергии необходимо отнести и такие участки производства, как слаботочные средства связи: телефоны, радио, диспетчерская связь.
Структура и функции энергетического хозяйства.
Энергообеспечение большинства промышленных предприятий построено на централизованной системе, когда они получают энергоносители со стороны: электроэнергию – от энергетической системы (через заводскую понизительную подстанцию) или от заводской электростанции, связанной с энергетической системой; пар – по тепловой сети районной энергетической системы при заводской теплоцентрали; газ – из сети дальнего газоснабжения природным газом.
Потребляемые предприятием энергоресурсы могут производиться, и на самом предприятии: электроэнергия – на заводской электрической станции, пар и горячая вода – в котельных, генераторный газ – на газогенераторной станции.
Распространен и комбинированный вариант обеспечения энергоресурсами, когда часть энергии покрывается за счет ее обеспечения от собственных установок, а часть – централизованно. Наиболее экономичной формой энергоснабжения крупных промышленных предприятий является включение заводской ТЭЦ в энерготехническую систему. В таком случае в часы, когда предприятию требуется дополнительное количество энергии, оно забирает ее из энергосистемы. Это избавляет изолированные заводские электростанции от необходимости иметь дополнительные мощности для обеспечения максимальной нагрузки в часы пик, когда же падает потребность в электроэнергии, такая станция может отдавать избыточную электроэнергию в энергосистему.
Энергетическое хозяйство предприятия выполняет следующие функции:
- обеспечение предприятия всеми видами энергии;
- наблюдение за строгим выполнением правил эксплуатации энергетического оборудования;
- организация и проведение ремонтных работ;
- организация рационального использования и выявления резервов по экономии топлива и энергии;
- разработка и осуществление мероприятий по реконструкции и развитию энергетического хозяйства предприятия.
Состав и размеры энергетического хозяйства предприятия зависят от характера и масштабов производства, применяемых технологических процессов, особенностей энергоснабжения.
Объекты энергохозяйства и характеристика цехов предприятия представлены на рис. 1, табл. 1.
Объекты энергохозяйства
В зависимости от видов энергии:
- топливное;
- теплосиловое;
- электро-хозяйство;
- компрессорное;
- водное.
В зависимости от источника получения и передачи:
- электростанции;
- подстанции;
- котельные;
- электросети;
- паровые сети;
- теплосети.
В технологическом отношении:
- производящие;
- передающие;
- потребляющие.
В зависимости от подчиненности:
- общезаводские;
- цеховые.
Рис. 1. Примерная организационная структура управления энергохозяйством промышленного предприятия
Энергетическое хозяйство предприятия подразделяют на две части: общезаводскую и цеховую. Общезаводскую часть образуют генерирующие, преобразовательные установки и общезаводские сети. К цеховой части энергохозяйства относятся первичные энергоприемники, цеховые преобразовательные установки и внутрицеховые распределительные сети.
Общезаводская часть энергохозяйства объединяет ряд цехов: электросиловой (или электростанция), теплосиловой, газовый, электромеханический, слаботочный.
Таблица 1.
Характеристика энергетических цехов предприятия
Наименование цеха
|
Выполняемые функции
|
Примерный состав цеха
|
Электросиловой
|
Электроснабжение
предприятия на напряжении у рабочих мест
|
Понизительные подстанции
Мотор-генераторные установки зарядных станций
Электродвигатели высокого напряжения (для генераторов высокой частоты)
Трансформаторные установки (печные трансформаторы дуговых печей)
|
Теплосиловой
|
Обеспечение предприятия паром, горячей водой, сжатым воздухом
Получение промышленной воды
|
Заводские котельные
Тепловая сеть завода
Компрессорные установки и воздушная сеть завода
Система водоснабжения Мазутоперекачивающие установки
|
Газовый
|
Снабжение предприятия газом из сети газоснабжения
Обеспечение работы газогенераторной станции предприятия
Снабжение предприятия кислородом и ацетиленом
|
Газовые вводы или газогенераторная станция предприятия
Кислородная станция
Газовые сети
|
Электромеханический
|
Капитальный ремонт электрооборудования и электроаппаратуры
предприятия и изготовление в случае необходимости отдельных видов нового оборудования
|
Дефектовочная группа
Обмоточная мастерская с сушильно-пропиточным отделением
Слесарно-механическое и сборочное
отделения
|
Слаботочный
|
Телефонная и радиосвязь Эксплуатация аккумуляторных установок
|
АТС, коммутаторные установки, передающие, приемные установки Зарядные станции, аккумуляторное хозяйство электрокарного парка и др.
|
Большое влияние на состав и размеры энергетического хозяйства оказывает энергетика района. Районные ТЭЦ освобождают промышленные предприятия от необходимости производить энергию, обеспечивая их более дешевой электро- и теплоэнергией. В этом случае на предприятии создаются только трансформаторные подстанции.
Актуальность данного курса подтверждается необходимостью эффективного решения задач выбора рациональных с точки зрения технико-экономических показателей схем производства и распределения сжатого воздуха, холода, продуктов разделения воздуха, технической воды, расчета потребности в энергоносителях, составления и анализа схем и входящих в их состав оборудования на расчетных и нерасчетных режимах, прогнозирования и совершенствования этих систем и их элементов в связи с необходимостью рационального энергопотребления на промышленном предприятии с учетом максимального использования ВЭР. Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных в курсах «Теоретические основы теплотехники» (разделы «Техническая термодинамика» и «Тепломассообмен»), «Нагнетатели и тепловые двигатели».
Общие методические указания
Дисциплина «Технологические энергоносители предприятия» является базовой для изучения прикладных теплотехнических дисциплин.
При изучении дисциплины рекомендуется руководствовать ся программой курса и методическими указаниями к ней, самостоятельно овладеть теорией по учебникам и методическим пособиям.
Ниже приводится список литературы, который включает в себя ос новные учебники, справочные таблицы, которые содержат краткие теоретические осно вы, необходимые для решения контрольных работ, примеры решения задач, пояснения к решению контрольных задач и ответы на контрольные вопросы.
Таблицы необходимы для нахождения параметров технически важных газов (воздуха, азота, углекислого газа и др.) а также воды и водяно го пара.
Перед выполнением практических заданий рекомендуется прослушать об зорные лекции по основным разделам курса, которые читаются в период эк заменационных сессий. В это же время студенты выполняют практические задания под руководством преподавателя. Цель их - более глубокое усвоение теоретического материала и приобретение практических навыков в проведении эксперимента.
Требования, предъявляемые на экзамене по дисциплине - знание теории и понимание физической сущности рассматриваемых в курсе вопросов, а также умение применить теоретические знания к решению практических задач. |
