Введение 3
1 Краткое описание установки получения сульфат - нитрата аммония 7
1.1 Химическая установка 7
1.2 Система электроснабжения 13
1.3 Выводы по главе 1 33
2 Обзор и анализ современных энергосберегающих технологий 35
2.1 Энергосбережение в химической промышленности 35
2.2 Энергосбережение в электроснабжении 40
2.3 Выбор мероприятий по энергосбережению 47
2.4 Выводы по главе 2 48
3 Разработка мероприятий по внедрению энергосберегающих технологий 50
3.1 Расчет и выбор компенсации реактивной мощности 50
3.2 Расчет и выбор частотных преобразователей 63
3.3 Расчет и выбор энергоэффективного технологического оборудования .... 69
3.5 Анализ распределения нагрузки по фазам 73
3.6 Разработка современной системы учёта расхода электроэнергии 74
3.7 Выводы по главе 3 75
Заключение 77
Список используемых источников 79
Одним из способов снижения затрат на производстве является применение энергосберегающих технологий как на основном производстве, так и на вспомогательных производствах.
В современном мире развитие энергосберегающих технологий является приоритетной задачей, как на государственном уровне, так и на различных предприятиях. Причина этого связана со многими причинами. Основными являются необходимость экономии полезных ископаемых, повышение стоимости производства энергоресурсов, возрастающие мировые экологические проблемы [1].
Необходимость экономии энергии в глобальном масштабе было провозглашено на Международной энергетической конференции (МИРЭК) ООН ещё в 1972 году. Одним из важнейших Международных документов в настоящее время является Международная Энергетическая Хартия, принятая 20 мая 2015 года в Гааге, на Министерской Конференции по международной энергетической хартии [2].
Экологическими проблемами, решению которых могут существенно помочь энергосберегающие технологии, являются истощение природных ископаемых, глобальное изменение климата (глобальное потепление как его частный случай), загрязнение атмосферы (выбросами предприятий, в том числе занимающихся производством энергии, отработавшими газами автомобилей и т.д.)
Главным инструментом в сфере экономии энергии принято использование инновационных решений, позволяющих не меняя привычный уклад жизни, внедрить энергосберегающие технологии в повседневную жизнь.
Исследования, проведенные в энергетической сфере, показали, что наибольшие необязательные потери энергии (до 90%) происходят на этапе энергопотребления, и лишь 10% приходятся на передачу энергии [3]. Таким образом, в большинстве случаев энергосбережение сводится к снижению бесполезных потерь и сконцентрировано в сфере потребления.
Повышение эффективности использования энергии ассоциируются с современными энергосберегающими технологиями, под которыми понимается любая технология или процесс с более высоким коэффициентом полезного использования (КПИ)топливно энергетических ресурсов (ТЭР).
Примерами современных технологий, дающих ощутимый энергосберегающий эффект могут служить частотно-регулируемые электропривода (ЭП), внедрение теплообменников, использование в котельных процессов когенерации и тригенерации, альтернативные источники энергии (солнечные электростанции, химические генераторы, ветрогенераторы) и другие.
В условиях промышленного производства большое количество потерь энергии приходится на недогруженные механизмы - станки, конвейеры, вентиляторы, насосы и т.д. Здесь актуально применение конденсаторных установок и частотных ЭП. Например, частотный ЭП с функцией оптимизации энергопотребления в зависимости от нагрузки, позволяет снизить энергозатраты на 30-50%.
Актуальность работы.
Количество электроэнергии, затраченной на производство единицы продукции, называется энергоёмкостью. У химических производств этот показатель один из самых больших среди всех отраслей народного хозяйства. Поэтому внедрение энергосберегающих технологий в химическое производство в целом, и в цех получения сульфат-нитрата аммония в частности, является актуальной задачей.
Цель работы.
Целью данной работы является разработка энергосберегающих мероприятий в цех получения сульфат-нитрата аммония на ПАО «КуйбышевАзот». В том числе разработать мероприятия:
- по экономии потерь активной энергии в питающих линиях;
- по энергопотреблению электродвигателей с непрерывным режимом работы;
- связанные с энергосберегающим освещением;
- по равномерному распределению нагрузки по фазам.
Задачи исследования:
- разработать энергосберегающие мероприятия в цехе получения сульфат-нитрата аммония;
- оценить эффективность внедрения энергосберегающих мероприятий.
Практическая значимость.
Разработанные мероприятия направлены на снижение расхода электроэнергии производственных цехом, а значит обладают определенной практической значимостью.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Энергосберегающие мероприятия в цехе получения сульфат-нитрата аммония.
Новизна магистерской диссертации
1. Новизна работы заключается в разработке энергосберегающих технологий на стадии проектирования нового производственного цеха.
Основные материалы диссертации докладывались на международной научно-практической конференции «Современные технологии в мировом научном пространстве», проходившей 25 августа 2017 года в г. Пермьи на У Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии», проходившей 1-2 ноября 2017 года в г. Тольятти.
По теме диссертации опубликовано 2 научные статьи [19, 20].
1. Северин А.А., Чистяков С.С. «Причины повышенного расхода электроэнергии на предприятиях и их решения». Сборник статей международной научно-практической конференции «Современные технологии в мировом научном пространстве». 25 августа 2017 года г. Пермь. - В 6 ч. Ч.3 / Уфа: Аэтерна, 2017.- с. 202-204
2. Северин А.А., Чистяков С.С. «Энергосберегающие мероприятия на химическом производстве». Сборник трудов V Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии». 1-2 ноября 2017 года г. Тольятти. - Тольятти : Изд-во ТГУ.- 2017.- 1 оптический диск, с. 315-322
3. Чистяков С.С. Энергосбережение при эксплуатации электродвигателей и электроприводов. Сборник статей Международной научно-практической конференции Проблемы современных интеграционных процессов и пути их решения: Вогоград, 5 апреля 2018 года : сборник статей в 2 частях. Часть 2/ - Уфа: Аэтерна, 2017 г. - 190 с
Структура и объём работы.
Структура: введение, 3 раздела, заключение, список использованной литературы, включающий 34 наименования.
Объем: 80 страниц машинописного текста.
Настоящая магистрантская работа посвящена разработке мероприятий по энергосбережению электромеханического оборудования, применяемого в химическом производстве.
Анализ электрических нагрузок показал наличие следующих основных потребителей электрической энергии:
- электродвигатели компрессоров, насосов, воздуходувок, осушителя гранулятора, конвейеров, насосов, приточных установок и общеобменной вентиляции, грузоподъемного оборудования, погружных насосов.
Суммарная нагрузка на шинах 6 кВ подстанции составила согласно выполненных расчетов: активная 1763 кВт; реактивная 500 кВАр; общая 1832 кВА. Большое значение величины реактивной мощности потребовало обязательного проведения мероприятий по её компенсации.
Были проанализированы технологии энергосбережения в химической промышленности, показавшие системный подход, т.е применение энергосбережения на всех стадиях производства.
В целях обеспечения экономии электроэнергии в настоящем проекте выбрали для применения в проектируемом цехе следующие энергосберегающие мероприятия:
- применение компенсации реактивной мощности, что позволяет
уменьшить потери активной энергии в питающих линиях;
- применение частотных, преобразователей для регулирования частоты вращения и мощности электродвигателей с непрерывным режимом работы;
- применение современного электропотребляющего оборудования
заводов изготовителей, сертифицированное в установленном законодательством Российской Федерации порядке, с учетом показателей энергоэффективности;
- распределение нагрузки на трехфазных вводах по фазам с неравномерностью, не превышающей 10%;
- применение учета расхода электроэнергии в соответствии с установленными государственными стандартами и нормами точности измерений.
Для экономии электрической энергии, потребляемой многочисленным электромеханических оборудованием, на химическом производстве рекомендуется применять различные компенсирующие устройства, в зависимости от специфики применения это могут быть синхронные двигатели, синхронные компенсаторы, фильтро-компенсирующие устройства, батареи статических конденсаторов.
По результатам расчета и анализа мной были выбраны: на стороне 0,4 кВ конденсаторная установка УКМ 58-0,4-425-25-6 УЗ - 2 шт; на стороне 6 кВ конденсаторную установку УКРМ 58-6,3-250-50 УЗ - 2 шт.
Срок окупаемости КУ на стороне 6 кВ составил 6 месяцев, на стороне 0,4 кВ - 2 месяца.
Для экономной эксплуатации электроприводов была подобрана линейка частотных преобразователей BoschRexroth серии Fe 2014 года, позволяющая значительно экономить электроэнергию при эксплуатации электродвигателей.
Электрическая нагрузка 6 кВ распределена между двумя секциями: 1 секция Рр=852 кВт, 2 секция Рр=911 кВт. Отличие составляет 6,47%. Нагрузка на стороне 0,4 кВ распределена между двумя секциями: 1 секция Рр=793 кВт, 2 секция Рр=784 кВт. Отличие составляет 1,14%. Для устранения перекоса фаз потребители энергии равномерно распределены между фазами источника питания.
Система учета расхода электроэнергии будет построена с использованием современных многофункциональных счетчиков электрической энергии СЭТ- 4ТМ.03М производства АО «ННПО им. М.В. Фрунзе», г. Нижний Новгород. Будет создана автоматизированная система контроля и учета электрической энергии.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
