Эволюция женских романтических образов 6 страница

* на покрытие потерь холостого хода в станке или двигателе;

* на покрытие нагрузочных потерь станка или двигателя;

* непосредственно на резание.

Мощность холостого хода при определенных условиях является всли- '"ПЮЙ постоянной, не зависящей от изменения технологических парамет­ров. Потребление электроэнергии непосредственно на резание постоянно при определенном материале, определенном припуске на обработку и у_с. тановнвшейся технологии.

Сокращение машинного времени приводит, с одной стороны, к со­кращению расхода электроэнергии на преодоление потерь холостого хода или двигателя, а с другой стороны, к увеличению расхода электроэнергии на покрытие нагрузочных потерь.

Рациональным считается только тот технологический режим, при ко­тором сокращение расхода электроэнергии на потери холостого хода будут больше увеличения нагрузочных потерь.

Таким образом, экономия электроэнергии при сокращении машинного времени может быть выражена так:

а) при рационализации на одном и том же станке:

AW=N_!l!l{T_M - Т'_Н)-0,98±Д W_e (7.1)

б) при переносе операции на другой станок, с изменением машинного времени и мощности холостого хода станка и двигателя:

AW={N_XX-T_M - N'_SX-T'_M)-0,98±AW_C (7.2)

где N_XK - потери холостого хода станка и двигателя;

Т_и ,Т'_М машинное время при старом и новом технологическом режи­ме;

0,9$ коэффициент, учитывающий увеличение нагрузочных потерь при сокращении машинного времени, т.е. сокращающий экономию электроэнергии па 2%.

Д W_e - изменение расхода энергии на полезную работу.

Приведенные формулы позволяют определить энергетическую рента­бельность проектируемого технологического режима.

В практических условиях машинное время, затрачиваемое па обра­ботку металла резанием может сокращаться:

а) при неизменном потреблении электроэнергии иа полезную работу' совмещением нескольких операций па одном станке, многорезцовой обра­боткой одного изделия, одновременной обработкой нескольких изделий, помещаемых в групповых приспособлениях;

б) при изменении потребления электроэнергии па полезную работу ' изменением параметров резания и способов обработки деталей.

в) ча счет использования заготовок, приближающихся по размерам, форме и чистоте поверхности к готовым изделиям, а так же за счет облег­чения самих деталей путем конструктивного их улучшения.

г) за счет улучшения структуры парка металлорежущих станков с программным управлением, в том числе типа "обрабатывающий центр", повышающих производительность труда в 1,5-2 раза.

д> за счет широкого применения электроплазменной обработки метал­лов.

с) за счет дальнейшего развития комплексной механизации и автома­тизации производственных процессов.

7.2.2. Обработка металлов давлением

На машиностроительных заводах металлы обрабатываются как в го­рячем (кузнечный цех), так и в холодном состоянии (прессовый, калибро­вочный и высадочный цехи). Наиболее крупными потребителями электро- шергии являются кузнечный и прессовый цехи, удельный вес которых в общезаводском электропотрсбленин составляет 9 -10%.

Полезный расход электроэнергии па технологические пуждЕ.г кузнеч­ного цеха составляет 40% общего цехового расхода. Нагрев заготовок под штамповку производится в пламенных печах с подачей воздуха от возду­ходувки. поэтому крупным потребителем энергии являются воздуходувки, суммарное потребление которых (полезный расход плюс потери) составля­ет до .15%. Характерной чертой технологического оборудования этих про­изводств (прессов, ножниц, ковочных машин и молотов) является наличие больших маховых масс, не позволяющих часто останавливать приводные двигатели и требующих их непрерывной работы. Это приводит к необхо­димости добиваться максимальной загрузки оборудования во времени и по мощности.

Увеличение загрузки оборудования может быть достигнуто:

* применением штамповки деталей большими партиями;

* улучшением подготовки производства;

* обеспечением современной подачи металла в необходимом количестве;

* правильным планированием очередности изготовления деталей;

• комплексной механизацией и автоматизацией вспомогательных работ.

Рациональная загрузка по мощности кузнечно - прессорного оборудо­вания достигается правильным распределением штампуемых деталей меж­ду машинами и выбором машин в зависимости от размера деталей.

Более 60% общего расхода электроэнергии на прокатку расходуется па приводы прокатных станов. К.п.д. главного привода для блюминга - 45%, а сортового стана - 39%, т.е. на полезную работу затрачивается меньше половины потребляемой энергии. Расход энергии на прокатку оп­ределяется температурой и химическим составом стали, углом захвата, скоростью прокатки, натяжением и другими факторами.

В кузнечно - прессовом производстве экономия ТЭР возможна при:

• замене устаревших ковочных прессов па современные ковочные ком­плекты;

• переводе отдельно действующих прессов с парогидравлического режи­ма на гидравлический и оснащение их быстродействующими манипуля­торами и высоко эффективными пламенными печами;

• комплексной реконструкции пламенных печей;

• технической перевооруженности энергетического хозяйства.

Внедрение высокопроизводительных уникальных комплексов "пресс - манипулятор", оснащенных быстроходными манипуляторами с автомати­зированным управлением повысит производительность в 2 раза, чем при свободной ковке.

Дополнительная экономия топлива и энергии при термической и ме­ханической обработке может быть получена за счет значительного сокра­щения припусков у крупнотоннажных поковок.

7.2.3. Электрогехноло! ические процессы

Электросварка. Объем сварки увеличивается с каждым годом. Пр¹¹ производстве сварки потерн составляют более 60%. Эти потери можно снизить за счет уменьшения длительности процесса и увеличения концен­трации энергии. Расход электроэнергии при электронно - лучевой сварке составляет 1/70 расхода при дуговой сварке, а концентрация энергии выше в I О⁴ раз. Применение лазера обеспечивает еще большее снижение удсль- наго расхода энергии.

Электрометаллургия. Экономное расходование электроэнергии в дуговых печах достигается правильным выбором и соблюдением техноло­гического режима, содержанием оборудования в надлежащем состоянии и организационными мероприятиями, направленными па обеспечение не­прерывной работы печей с оптимальной Ешгрузкой.

Рациональному использованию электроэнергии во многом способст­вует улучшение техиико - экономического состояния печей. Снижение по­терь теплоты и повышение сроков службы футеровки достигается приме­нением высококачественных теплоизоляционных и огнеупорных материа­лов и тщательным проведением планово - предупредительных ремонтов. Только улучшение теплоизоляции даст экономию от 0,7 до 9,5% потреб­ляемой электроэнергии.

Снижению расходов ТЭР печами способствует: совершенствование конструкций печей, оснащение их рекуператорами и системами автомати­ческого регулирования температурного режима, персоснащенис высоко­эффективными горелочными устройствами, использование современных футеровочных материалов, реконструкция существующих печей и замена устаревших электроплавильных печей новыми, более совершенными, про­ведение балансовых испытаний, реконструкция действующих печей с ис­пользованием огнеупорных материалов (замена в печах сопротивления шамотного кирпича волокнистыми огнеупорными плитами снижает удельный расход топлива и энергии на 15 - 20% каждой печи, масса футе­ровки снижается в 8 - 10 раз, трудозатраты на футеровку и се ремонт бо­лее чем в 2 раза, продолжительность термообработки на 10 - 15%).

В металлургическом переделе машиностроительных заводов предпо­лагается заменить мартеновские печи мощными сталеплавильными печа­ми. вагранки - индукционными плавильными печами, увеличить мощно­сти печных трансформаторов на действующих дуговых печах, освоить технологии выплавки стали с использованием металлизированных окаты- Шеи и другие.

Электротермия. Большую экономию электроэнергии даст переход на более совершенные и экономические методы нагрева, в первую очередь "^а индукционный нагрев, при котором расход электроэнергии сокращается

в несколько раз. Использование индукционного нагрева позволит исполь­зовать большие плотности тока и высокие скорости нагрева, что приведет к сокращению времени нагрева, а так же увеличению производительности и к.п.д. установок, уменьшению образования окалины, т.е. даст экономию металла.

С 1981 г. на Подольском машиностроительном заводе им. Серго Орд. жоникидзе успешно работает первый в отрасли современно оснащенный чугунолитейный цех с индукционными печами.

Прочие (электрохимия, электролиз, гальванические процессы). На долю производства алюминия приходится 50% энергозатрат в цветной металлургии. Основными путями экономии электроэнергии явля­ются:

• внедрение и освоение работы мощных электролизеров;

• унификация и модернизация электролизеров с боковым токоподво- дом и оптимизация их режимов работы;

• усиление ошиновок электролизеров до оптимальной плотности тока. Основными путями экономии топлива являются:

• освоение и сооружение печей кипящего слоя для кальцинации гид- роксида алюминия;

• освоение производства малопрокаленпого глинозема;

• интенсификация работы действующих печей глиноземного произ­водства.

Основными путями экономии тепловой энергии являются:

• реконструкция автоклавных батарей повышенной единичной мощ­ности и перевод действующих выпарных батарей на 4-х кратное и 5- ти кратное использование пара.

Реализация всех указанных путей позволит получить экономию в алюминиевой подотрасли в размере 60 - 80 % прироста потребности.

В гальванических процессах, для снижения энергоемкости процессов покрытия, необходимо использовать:

• скоростное осаждение металлов при периодическом изменении тока;

• непрерывную работу с максимальной производительностью (за счет лучшего использования рабочего объема установок, применения боле⁶ совершенного электролита и других мероприятий).

и

7.3. Классификации и направления использования вторичных энергетических ресурсов ВЭР

Основной целью при использовании ВЭР является экономия затрат общественного труда и топлива.

Под ВЭР понимается энергетический потенциал продукции, отходов побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах, установках, процессах, которые не используются в самом агре­гате. по могут быть частично или полностью использованы для энерго­снабжения других агрегатов. К ВЭР не относятся энергетические отходы, которые используются в самом агрег ате - источнике ВЭР за счет регенера­ции теплоты.

Под энергетическим потенциалом понимается наличие в указанном продукте определенного запаса энергии (химически связанной теплоты, физической теплоты, потенциальной энергии избыточного давления).

ВЭР по своим техническим характеристикам и ценностной значимо­сти могут быть разделены на три основные группы:

горючие (топливные) это химическая энергия газообразных, жид­ких или твердых отходов, непригодных для дальнейшей технологической переработки, технологических агрегатов металлургической, нефтеперера­батывающей. химической, целлюлозно-бумажной и других отраслей про­мышленности; в качестве горючих ВЭР в настоящее время используются доменный и коксовый газы, отходящий газ сажевых печей, окпсь- углсродная фракция в производстве аммиака, горючие газы нефтехимиче­ской и химической отраслей, пыль пылсугольных брикетов, древесная пыль, упаренный сульфатный щелок, сжигаемый в содорегснсрациониых котлах целлюлозно-бумажной отрасли и др.;

тепловые — физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов; физическая теплота основной, побочной, промежуточной про­дукции и отходов основного производства; теплота рабочих тел систем "Рииудительного охлаждения технологических агрегатов и установок; те­плота горячей воды и пара, отработанных в технологических и силовых Уст ановках; сюда же относится попутная выработка теплоты в виде пара и горячей воды в технологических и энерготехнологических агрегатах; к те-

пловым ВЭР относят уходящие тазы печей, котлоатрегатов, теплоту раска- ленного кокса, нагрева металлов; теплоту отработанного пара в прессах молотах и другое; тепловые ВЭР могут быть разделены на низко- и высо- копотснпиалы 1ыс; низкопотенциальные ВЭР имеются практически на всех предприятиях, высокопотенциальпые ВЭР характерны, в основном, для энергоемких отраслей;

избыточного давления — это потенциальная энергия газов и жидкостей, покидающих технологические агрегаты с избыточным давле­нием, которое необходимо снижать перед последующей ступенью исполь­зования этих [ азов и жидкостей или при выбросе их в окружающую среду; к этим ВЭР относят сжатые колошниковые газы доменных печей, газы, уходящие из регенераторов каталитического крекинга и термокомпактного коксования.

ВЭР каждой из этих групп могут быть классифицированы по источ­никам их образования. Например, теплота уходящих газов от мартенов­ских печей, нагревательных печей, трубчатых печей нефтепереработки и

т.д.

В зависимости от вида и параметров ВЭР различают следующие на­правления их использования:

топливное — непосредственное использование горючих ВЭР в ка­честве топлива;

тепловое — использование теплоты, получаемой, в качестве B'JP или вырабатываемой за счет ВЭР в утилизационных установках; выработ­ка холода;

силовое — использование механической и электрической энергии, вырабатываемой в утилизационных установках (или станциях);

комбинированное — получение электрической и тепловой энер­гии одновременно за счет использования ВЭР в утилизационных установ­ках или ТЭЦ по теплофикационному циклу.

Использование горючих (топливных) ВЭР в настоящее время состав­ляет 90—95%. Значительная их часть применяется в качестве котсльно- печного топлива, сжигается в технологических установках, используется для получения электрической и тепловой энергии в котельных и электро­станциях предприятий. Однако для их использования необходима разра­ботка специальных горелочных усфойств для сжигания низкокалорийных и забалластированных горючих ВЭР. В перспективе потери горючих ВЭР будут па уровне технологически неизбежных.

Использование тепловых ВЭР в настоящее время составляет л сред­нем 30—40% от возможной утилизации тепловых ВЭР, образующихся в промышленности. Низкое использование тепловых ВЭР обусловлено не­достаточным оснащением утилизационным оборудованием, отсутствием на предприятиях потребителей низкопотепциальной теплоты. Использо­вание тепловых ВЭР по отраслям промышленности неодинаково. На 1985 г. использование ВЭР по отраслям промышленности составило:

В целлюлозно-бумажной.............................. 100 %

В химической........................................... 78,4 %

Цветных металлов ........................................ 45 %

Черной металлургии....................................... 38 %

Машиностроении....................................... 30,5 %

Газовой ................................................... 13,3%

Строительных материалов............................. 6,6 %

Увеличение использования низкопотсициальпых тепловых ВЭР воз­можно за счет использования теплоты уходящих газов с температурой, ме­нее 300°С; теплоты вентиляционных выбросов, потери с которыми состав­ляют значительную величину; теплонасосных установок парокомпрессор- ного типа для преобразования низкопотепциальной теплоты окружающей среды в тепловую энергию более высокой температуры. Возможный ко­эффициент утилизации тепловых ВЭР в перспективе составит -67%. Рас­пределение использования ВЭР по основным теплоиспользующим отрас­лям промышленности (млн. т у. т.) приведено в табл.7.1.

Для освоения ВЭР, как правило, требуются большие капитальные вложения, связанные со стоимостью утилизационных установок. Удельные капитальные вложения в эти устройства достигают 40—65 руб/т (в це­нах 1990г.) сэкономленного условного топлива, но они в 2—3 раза ниже Удельных капитальных вложений в добычу и транспорт топлива. Срок окупаемости капитальных вложений в утилизационные установки состав­ляет 2—3 года. Эксплуатационные расходы на производство энергии в Утилизационной установке также ниже, чем в энергетической установке.

7.4. Выход и возможное использование ВЭР

Выход и возможное использование ВЭР могут рассчитываться как удельные, так и полные.

Удельные показатели рассчитываются на единицу продукции основ­ного производства, на единицу времени (1ч) работы агрегата-источника ВЭР, на единицу расхода сырья (топлива) в случае выпуска нескольких видов продукции.

Энергетический потенциал энергоносителя определяется низшей теп­лотой сгорания Qn ^р (для горючих ВЭР), перепадам энтальпий Ai (для те­пловых ВЭР), работой изоэнтроппого расширения I (для ВЭР избыточного давления).

Удельный выход ВЭР определяют по следующим формулам:

Для горючих ВЭР

q'_B._jp=m^r_B)p-Q_H ^г (7.3)

или

b^r_B3p=m^r_B,_p-Q_M^p / Q_y (7.4)

где т_Юр — удельный выход энергоносителя в виде твердых, жидких, га­зообразных продуктов (кг, т, м³), величина которого определяется из рас­чета материального баланса агрегата-источника ВЭР по его энерготехно- логичсским характеристикам, регламентам производства, показателям со­ответствующих приборов; Qy—-теплота сгорания условного топлива.

Низшая теплота сгорания ВЭР Q„ ^р определяется экспериментальным путем или по формулам, в зависимости от элементного состава ВЭР.

Для тепловых ВЭР

Ч^т»эр=т^тюр- Ai = m'm_P(C|t| - Colo) (7.5)

где tj ,to—температура энергоносителя при выходе из агрегата-источника il'JP и при его поступлений на следующую стадию технологического про­цесса, либо температура окружающей среды; С),Со—теплоемкость энер­гоносителя при температурах t| ,tfl.

Температура t> определяется из расчета теплового баланса агрегата-

источника ВЭР, из эпсргстичсскон характеристики или по приборам. Для ВЭР избыточного давления

Я^л_вэр=т^п_вэр-1 (7.6)

Работ а изоэнтролного расширения I для жидкостей

Kpi-pivp (7.7)

где pi и рз—соответственно давление жидкого энергоносителя на выходе из технологической установки и при его поступлении на следующую сту­пень использования или давление окружающей среды при выбросе энерго­носителя в атмосферу; р — плотность жидкости. Для газообразных энергоносителей

Hi-i2 (7.8)

где 1|,12 — соответственно энтальпии газа перед расширением при давле­нии р;и температуре Т| в конце изоэнтройного расширения до давления P2 и температуры Т₂. Температура газа

Т₂=Т|(р₂/р,У^ыук (7.9)

где к — средний показатель изоэнтропы в интервале температурТ] и Тг, определяемый по истинным тсплосмкостям газа.

Полный выход ВЭР необходимо знать для учета и планирования ис­пользования ВЭР:

Qh,.,x = Ч^У\„х'П (7.10)

или

Quux ⁼ Я^Чвых'Т (7.И)

уд ч

где q них и q _ЕЫХ —удельный и часовой выход ВЭР; 11—выпуск основ­ной продукции или расход сырья, топлива, к которым отнесен выход ВЭР за рассматриваемый период;Т— время работы установки-источника ВЭР в рассматриваемый период.

Возможное использование горючих ВЭР в качестве топлива в боль­шинстве случаев равно их выходу. В отдельных случаях имеют место по­тери ВЭР, обусловленные особенностями технологического процесса, осо­бенностями утилизации или подготовки ВЭР (очистки, аккумуляции).

Возможное использование тепловых ВЭР равно возможной выработке

шсргин за счет ВЭР в утилизационной установке.

Возможная ве.|работка теплоты в виде пара и горячен воды в утилиза­ционной установке в общем случае

Q_T=(i|Gri2G₂)P(l-a„_OT) (7.12)

где G|.Gi—количество теплоносителя па входе и выходе в утилизацион­ную установку; 1 j,12—энтальпия теплоносителя на входе и выходе в ути­лизационную установку; f> —коэффициент, учитывающий несоответствие режимов работы утилизационной установки и агрегата-источника ВЭР; «_|1Ш — потери теплоты утилизационной установкой в окружающую среду.

Возможная выработка теплоты утилизационной установкой можно определить и как

Ог=ОвыхПу. (7.13)

где rjjr—условный КПД утилизационной установки.

Возможная выработка электроэнергии зависит от вида ВЭР, их энер­гетического потенциала и места использования.

При использовании пара высоких давлений, полученного в утилиза­ционной установке, в конденсационной турбине, возможная выработка электрической энергии составит

W=Q,/q_K (7.14)

где Q_r — количество теплоты, поступившей в турбину; q_K — удельный раехотсплоты на производство электроэнергии в конденсационной турбине «]_к -9500—10500 кДж/(кВт ч)).

Возможная комбинированная выработка теплоты и электроэнергии в теплофикационных турбинах следующая: отпуск теплоты

Q₀= Q,/( 1 +wq,); Q,= Q„+ Q_(jwq_T (7.15)

выработка электроэнергии

W=W Q_T/( I +\vq_r) (7.16)

где W — удельная выработка элсюроэиергин на единицу отпущенной теп­лоты;q_r—удельный расход теплоты па производство электроэпергнн на

тепловом потреблении, т. с. по теплофикационному циклу (q_r=7767 кДж/(кВгч».

Возможная выработка электроэнерг ии в утилизационной турбине за счет ВЭР избыточного давления (например, при использовании газов в га­зотурбинной установке)

W=nm^yjl_llblxlT|oi Г|м Лг (7.17)

или

W=nm⁴_Bblxlnoi Лм Л. (7.18)

где Tjoi » Лм > Л" —соответственно внутренний, относительный и механи­ческий КПД турбины, механический КПД генератора (Л0|⁼ 0,87 для газа, r|oi= 0,9 для жидкости; Т]_м= 0,99; Г|,-0,98).

7.5. Экономии топлива за счет использования ВЭР

Величина экономии топлива зависит от направления использования ВЭР и схем энергоснабжения предприятий.

При топливном направлении использования ВЭР она составит

B,_K=k,Q_Hц_юр/ Г|.=В„ Лвор/ Лт (719)

где к,— переводной коэффициент; Q„ и В_н — использование горючих

ВЭР в теплоте и условном топливе; Лвчр ¹¹ Лт~ КПД топливоиспользую- щего агрегата при работе на ВЭР и на первичном топливе соответственно

(Лт =0,8—0,9).

Отношение Т|_в)р/ Г), зависит от физических свойств горючих ВЭР. Для высококалорийных ВЭР оно равно I.

При силовом направлении использования ВЭР экономия топлива оп­ределяется его затратами на производство нужной энергии в основных энергетических установках в количестве, равном производству энергии в утилизационной установке:

B,K=b_MMW (7.20)

где Ь_шм—удельный расход условного топлива на выработку эпектроэнер- гни в энергосистеме или на замещаемой установке, с показателями кото­рой сравнивается эффективность использования ВЭР; W—выработка элек­трической энергии или механической работы утилизационными установ­ками за счет ВЭР.

При тепловом направлении использования ВЭР экономия топлива опреде­ляется затратами его в основных (замещаемых) энергетических установках на производство такого же количества и таких же параметров теплоты и электроэнергии.

При раздельной схеме энергоснабжения (выработка теплоты)

B,_K=b_MMQ„ (7.21)

где Ь_зам—удельный расход условного топлива на выработку теплоты в замещаемой котельной установке,

b_iaM=l/Q„4a„ (7-22)

где Г|,_ам —КПД замещаемой установки (Т|_Им =0,84— 0,86); Q„— исполь­зование ВЭР.

При комбинированной схеме энергоснабжения предприятия

В,к= k,(Q,/ n™,)[l-w(q_K-q,)] (7.23)

где w — удельная выработка электроэнергии по теплофикационному цик­лу турбинами замещаемой ТЭЦ на единицу теплоты, отпущенной потреби­телю; Ц_к и q, —удельные расходы теплоты на выработку электроэнергии в энергетической системе (или теплофикационной турбиной) по конденса­ционному циклу и на замещаемой ТЭЦ по теплофикационному циклу.

В этом случае использования ВЭР уменьшается выработка электро­энергии по теплофикационному циклу и увеличивается выработка элек­троэнергии по конденсационному циклу. Это приведет к снижению эконо­мичности работы ТЭЦ вследствие уменьшения тепловой нагрузки отборов или противодавлении турбины. Поэтому величина экономии топлива за счет использования ВЭР уменьшается на величину перерасхода топлива при увеличении выработки электроэнергии по конденсационному циклу. При комбинированном направлении использования ВЭР

В,к= МО/ Т|пи)[ 1 +wq_r-q_K(w-w_y)/l +wq, ] (7.24)

где Q, — теплота пара из теплоутилизационных установок, поступающего па утилизационную турбину; W_y, q,_y и W, Ц,— соответственно удельные выработки электроэнергии и удельные расходы теплоты на выработку электроэнергии на ТЭЦ, использующей ВЭР, и на замещаемой ТЭЦ.