24
Alfraganus University
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ПРИ УПРАВЛЕНИИ СЛОЖНЫМИ
ПРИ УПРАВЛЕНИИ СЛОЖНЫМИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ
МУРАККАБ ТЕХНОЛОГИК ОБЪЕКТЛАРНИ БОШЈАРИШДА
ИССИЈЛИК ТЕХНОЛОГИЯСИ УСКУНАЛАРИНИНГ ЭНЕРГИЯ
САМАРАДОРЛИГИНИ БАҐОЛАШ МЕТОДОЛОГИЯСИ
METHODOLOGY FOR ASSESSING THE ENERGY EFFICIENCY
OF HEAT TECHNOLOGY EQUIPMENT IN THE MANAGEMENT
OF COMPLEX TECHNOLOGICAL FACILITIES
¹ доктор технических наук, профессор кафедры «Автоматизация производственных процессов» ТГТУ, Ташкент, Узбекистан. e-mail:
shukhrat.gulyamov@mail.ru. ORCID: 0000-0001-1901-1735
² PhD ТУИТ, Ташкент, Узбекистан. e-mail: nhojieva8@gmail.com. ORCID: 0000-0001-8101-1534
³ магистр ТУИТ, Ташкент, Узбекистан. e-mail: nodirbeknabiev98@gmail.com. ORCID: 0000-0012-1790-1786
Шуµрат Манапович Гулямов,
¹
Насиба Жумабаевна Хожиева,
²
Нодирбек Иброхимжон угли Набиев
³
Аннотация:
На основе анализа современного состояния теории и практики глубокой переработки углеводородного сырья
показана актуальность и востребованность разработки методики оценки энерго- и ресурсоэффективности
теплотехнологических аппаратов и установок с введением коэффициента эффективности Кэ, позволяющего
учитывать не только термодинамические характеристики теплотехнологической системы, но и конструк
-
тивные характеристики исследуемой технологической структуры. Показано, что использование рассматри
-
ваемой методики при разработке оптимальных энергосбергающих систем позволяет существенно сократить
энергопотребление.
Аннотация:
Углеводородли хомашёларни чуқур қайта ишлаш назарияси ва амалиётининг замонавий ҳолатини таҳлил
қилиш асосида иссиқлик-технологик тизимларнинг нафақат термодинамик хоссаларини, балки тадқиқ этила
-
ётган технологик структураларнинг конструктив тавсифларини ҳам ҳисобга олиш имконини берадиган сама
-
радорлик коэффициенти Кс ни киритиш орқали иссиқлик-технологик аппаратлар ва қурилмаларнинг энергия ва
ресурс самарадорлигини баҳолаш услубиятини ишлаб чиқишнинг долзарблиги ва аҳамияти кўрсатиб берилган.
Кўриб чиқилаётган услубиятдан оптимал энергиятежамкор тизимларни ишлаб чиқишда фойдаланиш энергия
истеъмолини сезиларли даражада камайтириши кўрсатилган.
УДК: 004.415.2
25
Alfraganus University
Abstract:
Based on the analysis of the current state of the theory and practice of deep processing of hydrocarbon raw materials, the
relevance and relevance of developing a methodology for assessing the energy and resource efficiency of heat-technological
devices and installations with the introduction of the efficiency coefficient Ke, which allows taking into account not only the
thermodynamic characteristics of the heat-technological system, but also the design characteristics of the studied technological
structure, is shown. It is shown that the use of the considered technique in the development of optimal energy-saving systems
can significantly reduce energy consumption.
Ключевые слова:
энерго- и ресурсосбережение, теплотехнологическая аппаратура, методика оценки
энергоэффективности теплотехнологических систем.
Калит сўзлар:
энергия ва ресурсларни тежаш, иссиқлик-технологик қурилмалар, иссиқлик-технологик
тизимларнинг энергия самарадорлигини баҳолаш услубияти.
Keywords:
energy and resource saving, heat technology equipment, methodology for assessing the energy efficiency
of heat technology systems.
Введение.
Одним из приоритетных направлений повы-
шения эффективности энерго- и ресурсоэффек-
тивности процессов переработки углеводородного
сырья является увеличение использования вто-
ричных топливно-энергетических ресурсов, мак-
симальное использование рекуперации теплоты и
оптимизация технологических режимов работы
технологических комплексов и установок [1].
В целом ряда случаев технологическое обору-
дование нефте- и газоперерабатывающих произ-
водств не обеспечивает необходимые регламент-
ные параметры даже после оптимизации. Поэтому
экономически целесообразным является реализа-
ция и внедрение высокоэффективного ресурсос-
берегающего оборудования. Наряду с повышением
тепловой эффективности такого технологического
оборудования зачастую возникает необходимость
решения задач повышения эксплуатационной на-
дежности, металлоемкости и ремонтопригодности
технологического оборудование [2].
Постановка задачи.
Определение энергетической эффективности
функционирования теплотехнологической ап
-
паратуры
Обратимся к задаче определения экономической
эффективности работы теплотехнологической
аппаратуры на примере установки атмосфер-
но-вакуумной трубчатки (АВТ) нефтеперераба-
тывающего завода, все технологическое оборудо-
вание которого взаимосвязано между собой. Для
определения эффективности такого оборудования
необходимы исходные данные, позволяющие в
полной мере отображать протекающие в аппара-
тах технологические процессы. Эти необходимые
исходные данные получают путем эксперимен-
тальных исследований.
Рассмотрим вопросы изучения термодинами-
ческих характеристик нагрвательного блока уста-
новки первичной переработки нефти и создания
оптимальных энергосбергающих теплообменных
систем, сводящих к увеличенного использова-
ние вторичных энергоресурсов, максимальному
использованию рекуперируемой теплоты и оп-
тимизации режимов функционирования тепло-
технологических установок. В нашем случае оцен-
ка эффективности работы исследуемых систем
проводится по критерию качества или критерю
эффективности, поиск которого для конкретных
промышленных условий представляет собой до-
статочно сложную задачу [3].
Основные результаты
Для оптимизации работы существующей схемы
нагревательного блока предлагается использовать
следующий критерий оптимальности – коэффи-
циент эффективности К
Э
.
где — фактически необходимая
площадь теплопередающей поверхности теплоо-
бменной системы, м²; – установленная
площадь теплопередающей поверхности теплоо-
бменной системы, м²; К
Э
– коэффициент запаса
поверхности теплообмена.
При оптимизации нагревательного блока коэф-
фициент К
Э
должен стремиться к единице, следу-
ющим образом:
Использование коэффициента КЭ при разработке
оптимальных энергосберегающих теплообменных
систем позволяет учитывать не только термодина-
мические характеристики теплообменной систе-
мы – такие, как количество передаваемого тепла
(тепловой поток), скорости потоков, коэффици-
ент загрязнения поверхности теплообмена, но и
конструктивные характеристики теплообменного
аппарата. Выбранный коэффициент эффектив-
ности также позволяет судить, насколько полезно
используется поверхность теплообмена аппара-
26
Alfraganus University
тов. Неэффективное использование поверхности
теплообмена приводит фактически к простою
аппаратов, а, значит, и к излишним капитальным
затратам и амортизационным отчислениям.
С помощью выбранного критерия в качестве
примера были оптимизированы схемы нагрева-
тельных блоков АВТ «Чиназского нефтеперераба-
тывающнго завода». Степень регенерации тепла
на этих установках составляет 37,105%, после оп-
тимизации расчетная степень регенерации тепла
отходящих технологических потоков 42,613 %
Определено влияние степени регенерации тепла
в нагревательном блоке на работу технологических
печей установок первичной переработки нефти,
в которых происходит дополнительный нагрев
обессоленной нефти после нагревательного блока
перед подачей ее в ректификационную колонну. В
результате расход топливного газа увеличивается
и ощущается нехватка в сухом газе. В этом слу-
чае в печь направляется жирный газ первичной
переработки, теплотворная способность которого
более чем на 35 % превосходит сухой газ. Кроме
того, температуры их горения отличаются на 600
°С. Периодическая замена одного вида газа на
другой отрицательно влияет на работу трубчатых
змеевиков печей. При недостаточной регенерации
тепла технологических потоков в теплообменных
аппаратах подогрева нефти эти потоки поступа-
ют в холодильники с повышенной температурой.
Это приводит не только к потере тепла, которое
можно дополнительно использовать в нагрева-
тельном блоке и сократить расход топлива, но и
к напряженной работе самих холодильников. Не
обеспечивается необходимая температура потоков
на выходе из холодильников. Технологические
продукты направляются в парк с повышенной
температурой. Увеличивается температура обо-
ротной воды на выходе из погружных аппаратов.
Это приводит к потерям последней от испарения
и требует дополнительных затрат на охлаждение.
Эксперименты на холодильниках установок пер-
вичной переработки нефти подтверждают изло-
женное выше [4].
Заключение.
Нефтеперерабатывающие заводы являются
крупнейшим потребителем топливно-энергети-
ческих ресурсов, а том числе топлива, тепловой и
электрической энергии. Эффективности рацио-
нальность их использования в процессах перера-
ботки нефти во многом определяется эффектив-
ностью работы технологического оборудования
предприятия.
Для удовлетворения современных требований
существующие установки необходимо реконстру-
ировать, когда капиталовложение в новое обору-
дование должно быть сведено к минимуму путем
наиболее полного использования уже имеющейся
аппаратуры. Оптимизация работы оборудования
необходима и по другой причине. Существующие
заводы были спроектированы и построены во
времена значительно более дешевой, чем сейчас,
энергии, поэтому актуальной является необходи-
мость предусмотреть меры по ее экономии.
Особенностью процессов переработки углево-
дородного сыря является то, что сами техноло-
27
Alfraganus University
гические процессы несоверщенны. Так, процессы
первичной переработки нефти потребляют 1,91 т
у.т. на переработку 100 т нефти при теоритически
необходимом 1,016. В то же время на нефтепере-
рабатывающих и нефтхимических заводах вся по-
лучаемая тепловая энергия используется лишь на
30-35%, а остальная часть (с низкопотенциальной
тепловой энергией) становится нерекуператив-
но-способной. Например, около 36% энергии, по-
ступающей на завод, уходит с охлаждающей водой
или воздухом, до 16% вместе с дымовыми газами
технологических печей выделяется в атмосферу,
12-14% энергии рассеивается в окружающую среду
в виде тепла, отдаваемого горячими поверхностя-
ми оборудования.
В настоящее время востребована задача повыше-
ния тепловой эффективности теплотехнологическо-
го оборудования нефте-перерабатывающих пред-
приятий. Для этого необходимо эксперементальное
определение степени энергоэффективности работы
теплотехнологического оборудования нефтепере-
рабатывающих промышленных производств и раз-
работка энергосрегающих теплообменных систем,
которые позволяли бы использовать уже задейство-
ванные в технологической цепочке теплообменные
аппараты с минимизацией капитальных затрат.
Литература:
[1] Тсатсаронис, Дж. Взаимодействие термодинамики и экономики для минимизации сто-
имости энергопреобразующей системы. Дж.Тсатсаронис. – Одесса: Негоциант, 2002. -152 с.
[2] Torres, C.Structural Theory and Thermoeconomic Diagnosis Part I.On Malfunction and
Dysfunction Analesis/C.Torres, A.Valero, L.Serra, J.Royo/ Energy Conversion and Management. –
2002. –Vol.43. -№9. –P. 1503-1518.
[3] Бродянский, В.Фратшер, К.Михалек. –М.:Энергоатомиздат, 1988.-288 с.
[4]Мартыновский, В.С.Циклы, схемы и характеристики трансформаторов/В.С.Марты-
новский. – М.:Энергия, 1979. -288 с.
[5] Коздоба, Л.А.Критерии эффективности тепловых и комплексных тепловых систем/Л.А.Коз-
доба// Промышленная теплотехника. -2000. –Т.22. - №5-6. –С.22-28
[6] Коздоба, Л.А.Критерии эффективности тепловых и комплексных тепловых систем/Л.А.Коз-
доба// Промышленная теплотехника. -2000. –Т.22. - №5-6. –С.22-28
[7] Boer, D.Exergy and Structural Analysis of an Absorption Cooling Cycle and the Effect of Efficiency
Parameters/ D.Boer//International Journal of Thermodynamics. – Vol.8 (4). -2005. –P. 191-198.
[8] Boer, D.Exergy and Structural Analysis of an Absorption Cooling Cycle and the Effect of Efficiency
Parameters/ D.Boer//International Journal of Thermodynamics. – Vol.8 (4). -2005. –P. 191-198.
[9] Ноздренко, Г.В. Структурный анализ энерготехнологических блоков электростанций / Г.В.
Ноздренко // Изв.вузов СССР. Энергетика. -1988. -№12. –С. 74-77.88.
[10] Н.Р.Юсупбеков, Ш.М.Гулямов, М.Б.Зайнутдинова, Н.Ж.Хожиева. Анализ информационных
характеристик объектов химической технологии // Международный научно-технический журнал
“Химическая технология. Контроль и управление”. Ташкент, 2019. – №1 (85). – С.83-88.
[11] N.R.Yusupbekov, S.M.Gulyamov, Y.Sh.Avazov, N.J.Khojieva. Methods of organizing energy-closed
technology // International scientific and technical journal “Сhemical technology. Control and management”.
–Tashkent, 2020. –№2 (92). -PР.21-28.
[12] Н.Ж.Хожиева. Методы и алгоритми информационной поддержки принятия решений в ин-
формационно-управляющих системах .-Ташкент, 202. -41 с.
[13] N.Yusupbekov, Sh.Gulyamov, Yu.Avazov, M.Zaynutdinova, N.Khojiyeva, “Analysis of Information
Characteristics Objects of Chemical Technology”, International Journal of Advanced Research in Science,
Engineering and Technology, vol. 6, Issue 5, pp. 9453-9459, 2019.
