|
| |
|
Главная -> Экология
Преобразователи частоты. Переработка и вывоз строительного мусораМихаил Морозов На предприятиях пищевой промышленности для реализации технологических процессов весьма часто требуется использование холодильных машин. Так, например, на многих пивоваренных заводах, мясомолочных комбинатах и заводах колбасных изделий работают весьма крупные централизованные холодильные установки. С другой стороны, в течении всего года существует большая потребность в горячей воде, применяемой для различных видов очистки. Необходимо обеспечить также и отопление помещений. Таким образом, имеются все условия для выгодного применения тепловых насосов. Однако нам известны лишь немногие случаи их использования в этой области. Примером может служить возможность применения тепловых насосов при одновременном использовании теплоты и холода при пастеризации жидкостей с последующим их охлаждением. 1- испаритель 2- ледяная вода 3- изолированный резервуар для хранения необработанного молока 4- резервуар для необработанного молока 5- молоко 6- 4х секционный пластинчатый теплообменник 7- емкостной водонагреватель 8- нагрев электронагревателями 9- конденсатор 10- водопроводная вода 11- горячая вода 45-50 гр.С, 0.5 м/ч 12- горячая вода 85 гр.C 13- компрессор 14- теплообменник внутреннего контура 15- дроссельный вентиль С помощью теплового насоса в водонагревателе осуществляется приготовление перегретой воды с температурой 85°С за счёт использования теплоты, выделяемой парами холодильного агента после сжатия в компрессоре; теплота, выделяющаяся при конденсации пара в конденсаторе, используется для приготовления горячей воды с температурой 45—50 °С, а за счет испарения в испарителе жидкого холодильного агента, прошедшего через дроссельный вентиль, можно получить ледяную воду (воду, охлажденную до нулевой температуры). Перегретая вода направляется для пастеризации молока в секциях 1—4 секционного пластинчатого теплообменника. Необходимый дополнительный нагрев в водонагревателе при приготовлении перегретой воды осуществляется электричеством. Поступающее из резервуара необработанное молоко с определенной начальной температурой попадает сначала в секцию 2 пластинчатого теплообменника, где оно предварительно нагревается с помощью горячего молока, выходящего из секции пастеризации. После этого молоко поступает в секцию пастеризации, где оно нагревается перегретой водой до температуры примерно 75 °С, после чего проходит снова через секцию 2, где охлаждается свежим молоком, и поступает в секцию 3. В секции 3 происходит дальнейшее охлаждение молока водопроводной водой, и, наконец, проходя через секцию 4, молоко охлаждается ледяной водой до требуемой температуры 6 С, после чего оно поступает в теплоизолированный резервуар. Водопроводная вода, предварительно нагретая в секции 3 пластинчатого теплообменника, поступает в емкостный водонагреватель, где установлен конденсатор холодильного агента. Здесь она нагревается за счет выделяемой при конденсации теплоты до температуры 45—50 гр.С, после чего ее можно использовать для технологических целей. С помощью этой установки можно обрабатывать 1 м3 молока в час при исходной его температуре 32,5 °С или 0,87 м3 молока в час при исходной температуре-10°С. Для пастеризации 1 т молока с исходной температурой 32,5 гр.С расходуется 28 кВт.ч электроэнергии, из них примерно 15 кВт.ч падает на дополнительный электрический нагрев. При исходной температуре молока 10 °С удельный: расход электроэнергии увеличивается до 2 кВт.ч/т. Поэтому с энергетической точки зрения целесообразно подвергать обработке молоко сразу после доения (парное молоко), т. е. монтировать установки прямо на крупных молочных фермах. Кроме того, тепловой насос обеспечивает приготовление горячей воды для хозяйственных нужд с температурой 45—50 °С при расходе 0,5 м3/ч. Если же парное молоко не подвергается пастеризации, а только охлаждается, то схему установки можно упростить. По сравнению с предыдущей схемой в этом случае не нужны пластинчатые теплообменники 1 и 2 водонагреватель для приготовления перегретой воды. Такие установки вполне пригодны для молочных ферм. Экономичность установки при технически правильном ее использовании обеспечена, особенно если соблюдаются изложенные ниже соображения относительно расположения конденсатора. Схема применения теплового насоса для охлаждения молока и приготовления горячей воды 1 — ледяная вода; 2 — молоко 4 гр.С; 3 — молоко 32 °С; 4 — литьевая вода: 5 — горячая вода В более крупных установках при приготовлении горячей воды целесообразно устанавливать конденсатор не внутри емкостного водонагревателя, а снаружи, включая в схему промежуточный циркуляционный насос. Преимущества конденсатора, расположенного внутри водонагревателя, заключающиеся в более высоких средних значениях коэффициента преобразования и простой автоматике, можно объединить с компактным исполнением конденсатора с принудительной циркуляцией потока, расположенного снаружи емкости. Если применить схему, изображенную на рисунке можно получить не только более высокие средние значения коэффициента преобразования и более простую схему автоматики, но и компактное исполнение конденсатора с принудительной циркуляцией потока. Принципиальная схема емкостного водонагревателя с компактным конденсатором теплового насоса, расположенным снаружи подогревателя 1 — емкость; 2 — компрессор; 3 — конденсатор 4 — дроссельный вентиль; 5 — испаритель; 6 — насос; 7 — термостат; 8 — патрубок для подачи свежей воды; 9 — распределитель; 10 — температурный разделительный слой В основу этого решения были положены следующие экспериментальные результаты: 1) в емкостном водонагревателе 1 с расположением нагревательных устройств на дне емкости нагрев всего объема воды ниже температурного разделительного слоя 10 (граница между холодной и теплой водой в емкости) происходит равномерно: 2) температурный разделительный слой стабилен и сохраняется при догреве практически до момента выравнивания температур, если только удается избежать возникновения больших завихрений путем уменьшения скорости воды на входе. Из рисунка видно, что кроме термостата, предназначенного для включения и выключения насоса 6 и компрессора 2, в контуре горячей воды не предусмотрены никакие дорогостоящие регулирующие контуры с регулирующими клапанами. Циркуляционный насос забирает хозяйственную воду из емкости через патрубок 8, иногда с добавлением свежей воды и прокачивает ее через конденсатор 3 без какого-либо регулирования. Нагретая Б конденсаторе вода через распределительное устройство 9 направляется снова в нижнюю часть емкостного водонагревателя таким образом, чтобы не возникало завихрений потока, а также «короткого замыкания> между струями воды, выходящими из соседних отверстий распределителя. Распределительное устройство выполнено, как правило, в виде горизонтальной трубы с маленькими отверстиями или прорезями для выхода воды. Вода, нагретая в конденсаторе всего на несколько градусов, смешивается с более холодной водой той части емкости, которая находится ниже температурного разделительного слоя. Более холодная вода, забираемая из емкости, прокачивается через конденсатор до тех пор, пока не достигается температура, установленная на термостате, после чего последний выключает компрессор и циркуляционный насос. Преимущества этой схемы очевидны: 1) температура конденсации устанавливается автоматически с учетом температуры потока воды, превышая последнюю лишь на несколько градусов; 2) достигается оптимальные значения коэффициента преобразования, а тем самым и потребления электроэнергии; 3) время нагрева при такой схеме меньше, чем при работе с такими установками с тепловыми насосами, в которых свежая вода сразу нагревается до рабочей температуры путем соответствующего регулирования, поскольку производительность теплового насоса при более низких температурах конденсации возрастает; 4) тепловой насос может быть выполнен как компактный агрегат. За счет принудительной циркуляции достигается более высокий коэффициент теплопередачи, что позволяет уменьшить поверхность теплообменника; 5) регулирование осуществляется с помощью термостата, что упрощает схему. Отпадает необходимость в установке водяного регулирующего вентиля и регулятора. В практических условиях при эксплуатации установки с тепловым насосом на молочной ферме, рассчитанной на 1200 животных, получены следующие параметры (проект разработан Сельхозпроект в Потсдаме): Охлаждение молока (14 м3/сут), гр.С - 32 до 4 Приготовление горячей воды (14—17 куб.м/сут), гр.С - с 50 до 55 Характеристики теплового насоса: максимальная мощность привода, кВт - 12 дневное потребление энергии, кВт.ч/сут - 216 дневная теплопроизводительность (нагрев 15,5 м3 воды с 28 до 50°С), кВт.ч/сут - 397 дневная холодопроизводительность (охлаж-дение 14 м3 молока с 10 до 4°С), кВт.ч/сут - 163 суммарная дневная теплопроизводительность нагрев 15,5 м3 воды с 10 до 50°С), кВт.ч/сут - 720 В настоящее время установка обеспечивает ежегодную экономию бурого угля в брикетах в размере 137 т. Капитальные затраты примерно на 20% ниже, чем при раздельном исполнении холодильной и отопительной установки. В данном проекте еще не были учтены упомянутые выше соображения о размещении конденсатора в самом емкостном водонагревателе, вследствие чего можно ожидать дальнейшего повышения экономичности установки как и отношении капитальных затрат, так и потребляемой электроэнергии. Схема теплового насоса, применяемого в колбасном производстве для процессов созревания колбасы 1 — воздухонагреватель; 2 — воздухоохладитель; 3 — паронагреватель; 4 — сборный резервуар; 5 — подача свежей воды через поплавкорый клапан; 6 — конденсатор; 7 — испаритель, 8 — компрессор; 9 — резервуар для холодной воды; 10 — насос (включается примерно при t2= 31 гр.С; 11 — кондиционеры для помещений, где происходит созревание колбасы Применение тепловых насосов для комбинированной выработки холода и теплоты в пищевой промышленности обеспечивается и при реализации процессов созревания, например сыров или колбас. Поясним принципиальное устройство такой установки на примере процесса созревания колбасы. Оптимальная температура для созревания колбасы находится в диапазоне от 10 до 15°С. Относительная влажность воздуха в помещении, где происходит созревание колбасы, устанавливается ежедневно в зависимости от степени высыхания колбасы. В качестве ориентировочных значений можно руководствоваться следующими: с 1 по 4 сут. ....... от 90 до 85% с 5 по 10 сут. . . . . . . . 85% с И по 20 сут. ...... 80% с 21 и до конца ...... от 75 до 70% Поскольку в процессе созревания колбасы выделяется большое количество воды, необходимо осушать воздух в помещении, чтобы поддерживать заданные влажностные режимы. Установка работает с принудительной циркуляцией воздуха. Воздух забирается из помещений, где происходит созревание продукта, и осушается за счет охлаждения при низких температурах. После этого приточный воздух необходимо снова нагреть примерно до температуры воздуха в помещении. На рис. показана принципиальная схема теплового насоса, предназначенного для работы на 72 камеры для созревания колбасы с суммарной производительностью примерно 425 т исходной (необработанной) колбасы за один цикл созревания. При эксплуатации этой установки получены хорошие технологические и энергоэкономические показатели.
Газовый котел КВГМ-30-150 осуществляет нагрев воды для нужд г. Жуковского Московской обл. В зависимости от внешних условий (расхода воды, температуры воздуха, лимитов газа и т. д.) выбирают режим его работы, который определяет расход газа, связанный с давлением воздуха на входе котла и разрежением на выходе. Давление создается с помощью нагнетающего вентилятора, а разряжение с помощью дымососа. Для регулирования давления и разряжения используются заслонки - шиберы. Вентилятор работает от двигателя 4А280S6 мощностью 75 кВт (Iном – 139А, n = 980 об/мин), дымосос – от двигателя АИ355S6 мощностью 160 кВт (Iном – 291А, n = 980 об/мин). Целью испытаний явилось исследование экономичности применения преобразователей частоты фирмы «Mitsubishi Electric” для управления работой вентилятора и дымососа на водогрейных котлах по сравнению с системой регулирования шиберами. Для этого измеряли затраты электроэнергии при использовании преобразователей частоты и при работе с шиберами при следующих расходах газа: максимальном (загрузка 90%) - 2800 м3/ч, средних - 2200 и 1450 м3/ч и минимальном (загрузка 30%) – 900 м3/ч. Продолжительность работы котла в каждом из четырех режимов составляла 6 ч. Установлено, что использование преобразователей частоты позволяет существенно (на 71 - 97%) снизить расход электроэнергии (рис.1), а также обеспечивают мягкие режимы работы двигателей, снимают проблемы с прямыми пусками. Такое снижение расхода электроэнергии нельзя было бы получить при правильном проектировании и нормальном состоянии используемого оборудования. Исследования показали, что при использовании преобразователей частоты могут применяться двигатели существенно меньшей мощности. За весь период эксплуатации (сентябрь 1999 г. - май 2000 г.) преобразователей частоты «Mitsubishi Electric» не наблюдалось ни одного сбоя в их функционировании. В настоящее время МП «Теплоцентраль» устанавливает преобразователи частоты для управления работой насосов в системе водоподготовки. Аналогичные преобразователи частоты были применены для регулирования работой насоса станции второго подъема ОАО «Сафоновский электромашиностроительный завод». Установлено, что потребление энергии снизилось (рис.2) по сравнению с дроссельным регулированием с 270-280 до 7—80 кВт? ч в рабочие дни и с 110-120 до 45-50 кВт? ч в выходные дни (расход электроэнергии фиксировали счетчиком электроэнергии СА4У-И672М). Результаты исследования показали, что требуемая мощность насосного агрегата может быть снижена с 15 кВт (при дросселировании) до 7,5 кВт. При этом улучшаются энергетические показатели работы установки, а именно КПД: в течение рабочей смены с 57 до 70%, ночью с 10 до 20%, в выходные дни с 30 до 50%. Установка оптимального насосного агрегата позволит сэкономить 7000-8000 кВт? ч в год. Суммарная экономия электроэнергии превысит 60 МВт? ч. Срок окупаемости преобразователя частоты только за счет экономии электроэнергии составит менее 1 года. Кроме этого, применение преобразователя частоты для регулирования скорости насоса продлевает срок службы оборудования, практически исключает аварийные ситуации (при повышении давления). Таким образом, оно является технически и экономически целесообразным. Рис.1. Сравнение эффективности регулирования работы газового котла с помощью шиберов и преобразователей частоты Рис.2. Расход электроэнергии при регулировании работы насоса с помощью дросселя и преобразователей частоты
Принципы построения и работы аск. Развитие топливно. Мэр сан. Российский газ дотечет до шанхая. Особенности развития мировой ветроэнергетики. Главная -> Экология 
|