Transcript مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی

‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫مقدمه‪ :‬مراحل صرفه جویی انرژی‬
‫اول ‪:‬‬
‫قدم‬
‫‪.‬‬
‫بهبود وارتقاء بهره برداری از سیستم‪ :‬پتانسیل های صرفه جویی با هزینه کم یا بدون‬
‫هزینه‬
‫‪ .‬مصرف متعادل برق مصرفی در فازهای مختلف‬
‫‪ .‬بررس ی وضعیت دیماند وماکسیمم مصرف‬
‫‪ .‬بر رس ی امکان ذخیره انرژی‬
‫‪ .‬تنظیم کردن نسبت هوای مشعل‬
‫‪ .‬تغییرات در لی آوت و تایمینگ فرایند تولید‬
‫‪ .‬سرویس نگهداری منظم تجهیزات‬
‫‪ .‬عایقکاری‬
‫مقدمه‪ :‬مراحل صرفه جویی انرژی‬
‫قدم دوم‬
‫بهبود وارتقاء تجهیزات‪ :‬پتانسیل های صرفه جویی با هزینه متوسط‬
‫‪ .‬عایق کاری بدنه کوره‬
‫‪ .‬استفاده از پیشگرمکن هوا در دودکش‬
‫‪ .‬خازن گذاری در مدار برق مصرفی‬
‫‪ .‬اصالح هارمونیک ها‬
‫مقدمه‪ :‬مراحل صرفه جویی انرژی‬
‫قدم سوم‬
‫بهبود وارتقاء فرایند تولید‪ :‬پتانسیل های صرفه جویی انرژی با‬
‫سرمایه گذاری زیاد‬
‫‪ .‬تعویض کوره ها با کوره های راندمان باال‬
‫‪ .‬استفاده از انورتور ها‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫‪ -1‬مفهوم مدیریت انرژی حرارتی‪:‬‬
‫ استفاده موثر از سوخت واحتراق به منظور نگهداری منبع انرژی‬‫واستفاده موثر از انرژی در توسعه صنعتی‬
‫ مفهوم تعریف‪:‬‬‫ استفاده موثر از حرارت با بکارگیری تکنولوژی در‬‫انتخاب سوخت واحتراق‬
‫ استفاده موثر از حرارت تولید شده‬‫ عملیات بر روی حرارت اگزوز‬‫ کنترت کیفیت‬‫ برنامه ریزی تولید ونگهداری که منجر به ارتقاء کیفیت‬‫تولید‪،‬کاهش هزینه تولید وافزایش محصول شود‪.‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقاء انرژی حرارتی‬
‫‪ -2‬مدیریت انرژی حرارتی‪:‬‬
‫ درک استفاده موثر از سوخت وحرارت‬‫ آنالیز تکنیکی واقتصادی وضعیت موجود کارخانه شامل‪:‬‬‫انتخاب سوخت‪،‬انتقال حرارت‪،‬احتراق‪،‬اندازه گیری‪،‬بازیافت‬
‫حرارت اگزوز‬
‫ تکنولوژی مدیریت انرژی حرارتی مرتبط با ‪ :‬کنترل‬‫کیفیت‪،‬برنامه ریزی تولید‪،‬نگهداری‪،‬کنترل آلودگی ‪....‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫جدول ‪ :1‬عمل مدیریت انرژی حرارتی‬
‫آیتم‬
‫محتوی‬
‫توسعه فرایند تولید با مصرف انرژی کم وراندمان باالی انرژی‬
‫بقاء انرژی‬
‫کنترل حجم مصرف وهزینه انرژی در تولید و ارائه دستور العمل موثر‬
‫مدیریت انرژی‬
‫ارتقائراندمان انرژی حرارتی ‪،‬مدیریت استفاده از انرژی اولیه (نظیر راندمان بویلر‪،‬تلفات حرارتی لوله ها ‪،‬راندمان مبدل ها )‬
‫مدیریت کلی راندمان انرژی‬
‫تکنولوژی کاهش نشر ‪ NOx‬و گردو غبار وگسترش تکنولوژی ثانویه احترق برای ممانعت از گاز‬
‫های آالینده‬
‫توسعه تکنولوژی احتراق بدون‬
‫آالیندگی‬
‫تبدیل به سوخت مناسب از میان انواع سوخت ها‪ ،‬احتراق ترکیبی و سازگاری سوخت با‬
‫تجهیزات حرارتی‬
‫تکنولوژی تبدیل سوخت‬
‫تکنولوژی باز یافت حرارت در سیستم های گرمایش و سرمایشی ‪،‬استفاده از انرژی نو‬
‫استفاده موثر از انرژی‬
‫انتخاب مشخصات احتراق وساختار بویلر وکوره و مشعل ها برای استفاده موثر با راندمان با ال از‬
‫انتخاب تجهیزات احتراق‬
‫دستگاه های ایمنی برای تجهیزات حرارتی (شیر قطع و وصل ‪،‬شعله بین وتهویه)‬
‫مالحظات مربوت به احتراق مطمئن‬
‫استخراج باالنس حرارتی بویلر وکوره ها ‪،‬تشخیص اشغال در راندمان وارائه راه کار مناسب برای ارتقاء انرژی‬
‫تشخیص تجهیزات حرارتی‬
‫یافتن منابع انتشار تلفات حرارتی از تجهیزات ومطالعه روش باز یافت آنها‬
‫بازیافت حرارت اگزوز‬
‫ارئه آموزش ها و اگاه سازی های مربوط به انرژی‬
‫آموزش وآگاهسازی‬
‫آنها‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقاء انرژی حرارتی‬
‫‪ -3‬متد های مدیریت انرژی حرارتی ‪:‬‬
‫‪:1-3‬مدیریت سازمان وعملکردآن‪:‬‬
‫برای دسترسی به نتایج موثر در یک کارخانه‪،‬تمامی اعضای کارخانه از بخش حمل سوخت گرفته تا‬
‫ابزار دقیق ‪،‬نگهداری و طراحی بصورت تیمی بایستی درگیر شوند‪.‬این تیم بایستی در مورد فرایندکار‪،‬‬
‫استاندارد‪،‬فعالیتها آموزش و آگاه سازی ‪،‬همراه با توسعه تکنولوژی وسیستم پیشنهادات برای ارتقاء‬
‫انرژی تصمیم گیری نماید‬
‫‪ 2-3‬مدیریت سوخت‪:‬‬
‫سوخت بسته به نوع آن دارای مشخصه های مختلفی می باشد‪ .‬بنابراین مناسبترین آن از نظر قیمت‬
‫بایستی انتخاب گردد‪.‬ارزش حرارتی سوخت برای مدیریت انرژی و راندمان حرارتی بایستی محاسبه گردد‪.‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقاء انرژی حرارتی‬
‫‪ 3.3‬کنترل احتراق ‪:‬‬
‫از لحاظ تئوریک احتراق کامل امکان نا پذیراست‪ .‬بررسی های‬
‫اقتصادی وتکنیکی هر دو بایستی مد نظر قرار گیرند‪ .‬بعنوان مثال‪:‬موارد‬
‫زیر بایستی مورد مطالعه قرار گیرند‪.‬‬
‫ نیاز به درجه حرارت باال‬‫ نیاز به نرخ حرارتی ثابت‬‫ نیاز به گرمایش یکنواخت وپیوسته در دمای پایین‬‫ نیاز به فضای خالص در کوره نظیر فضای احتراق اکسیداسیون و احیا‬‫ بسته به هدف احتراق (نظیر تولید بخار ‪،‬عملیات حرارتی‬‫فلزات‪،‬ذوب‪،‬سینتر کردن‪،‬خشک کردن) شرایط احتراق متفاوت خواهد بود‪.‬‬
‫همچنین مشخصات سوخت ‪ ،‬شکل ومقدار حرارت‪،‬تجهیزات و شرایط کاری‬
‫تاثیر زیاد در احتراق دارد‪.‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫ برای احتراق مناسب دانستن ترکیب سوخت ‪،‬شرایط دما ‪ ،‬نشر‬‫دوده‪ ،‬کیفیت محصوالت تولیدی الزم است‬
‫ اتوماسیون احتراق وسیستم کنترل ‪،‬احتراق را پایدار و راندمان‬‫احتراق را پایدار و راندمان احتراق را باال می برد واز نشر دوده‬
‫جلو گیری می کند ‪.‬‬
‫ در مقوله احتراق مسئله کنترل ایمنی بایستی مورد مالحظه قرار‬‫گیرد‪.‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫‪ 4-3‬مدیریت استفاده از حرارت‪:‬‬
‫تجهیزات زیادی وجود دارند که حرارت استفاده می کنند‪.‬‬
‫بسته به هدف استفاده از حرارت ‪،‬متد گرمایش ‪،‬میزان تجهیزات و‬
‫بار گرمایش تغییر می کند‪ .‬بنابراین برای تجهیزات گرمایش‬
‫‪،‬استاندارد استفاده از حرارت ودستور العمل بهره بر داری بایستی‬
‫نوشته شود‪.‬‬
‫ برای تک تک تجهیزات استفاده کننده حرارت بایستی تحلیل‬‫باالنس انرژی جهت ارتقاءراندمان صورت پذیرد‪.‬‬
‫ با همه واحد جهت استفاده موثر از حرارت هماهنگی الزم‬‫صورت گیرد‪.‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫‪ 5-3‬مدیریت تجهیزات حرارتی‪:‬‬
‫ تجهیزات حرارتی شامل بویلر ‪،‬کوره ها ‪،‬لوله ها‪......‬در این‬‫تجهیزات بعضی تجهیزات جدید با تکنولوژی باال ولی بعضی‬
‫دیگر دارای تجهیزات کهنه با راندمان کم می باشند‪.‬‬
‫ برای تجهیزات جدید ‪،‬الزم است نگهداری و بهره برداری‬‫صحیح استخراج شود بطوریکه یک باالنس خوب بار به تجهیزات‬
‫مربوطه بعمل آید‪.‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقاء انرژی حرارتی‬
‫‪ 6-3‬مدیریت ابزار دقیق‪:‬‬
‫ ابزار دقیق یگانه گزینه دانستن شرایط کیفی تجهیزات در‬‫حال کار می باشد‪.‬بدون آن اجرای موثر مدیریت حرارت نمیتواند‬
‫اتفاق به افتد‪.‬‬
‫ با اندازه گیری مناسب میتوان به عملکرد واقعی دستگاه ها‬‫دسترسی پیدا کرد‪.‬‬
‫ بر مبنای نتایج اندازه گیری میتوان باالنس حرارتی هر یک‬‫از تجهیزات‪ ،‬تجزیه وتحلیل جریان حرارت در کارخانه وبرآورد‬
‫میزان تلفات حرارتی دسترسی پیدا کرد‪ .‬این عمل موجب استفاده‬
‫موثر از حرارت واستاندارد سازی بهره برداری می گردد‪.‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫‪ 7-3‬بازیافت حرارت خروجی‪:‬‬
‫ بازیافت واستفاده مجدد از حرارت خروجی موجب افزایش راندمان حرارتی موثر‬‫میشود‪ .‬حرارت خروجی شامل‪ :‬حرارت خروجی از اگزوز‪ ،‬حرارت خروجی بخار‪ ،‬حرارت‬
‫خروجی مواد در فرایند عملیات حرارتی‪ ،‬حرارت آب خنک کاری‪.‬‬
‫ حرارت باز یافتی معموال در پیشگرم کردن هوا‪،‬آب‪ ،‬مواد‪ ،‬خشک کردن‪ ...،‬مورد‬‫استفاده قرار می گیرد‪.‬‬
‫ در بازیافت حرارت به نکات زیر بایستی توجه شود‪.‬‬‫* میزان وکیفیت حرارت با انجام باالنس حرارتی‬
‫* روش بازیافت با مالحظات تکنیکی واقتصادی‬
‫* براورد میزان حرارت بازیافتی‪ ،‬شرایط بهره برداری‪،‬هزینه های مورد نیاز‬
‫* بررسی امکان استفاده از حرارت بازیافتی‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقاء انرژی حرارتی‬
‫‪ .4‬مدیریت تکنولوژی واستاندارد سازی‪:‬‬
‫ مدیریت حرارت شامل تکنولوژی کنترل طراحی شده برای استفاده موثر از‬‫حرارت می باشد‪ .‬در مورد کارخانه این مسئله مرتبط با مقدار و کیفیت تولید و هزینه‬
‫سرمایه گذاری تجهیزات وهزینه بهره برداری می باشد‪.‬بعالوه مدیریت حرارت از نقطه‬
‫نظر اقتصادی وفنی نظیر کنترل تولید‪ ،‬کنترل کیفیت ‪ ،‬برنامه ریزی و نگهداری وکنترل‬
‫هزینه نیز بایستی مورد مطالعه قرار گیرد‪.‬بنابر این جمع آوری اطالعات و آنالیزآماری‬
‫با اندازه گیری وتحلیل روش های بهره برداری‪،‬الزم است استاندارد هایی راشامل‬
‫مقادیر حدی واستاندارد بهره برداری ‪،‬تدوین شود‪.‬‬
‫در فرایند استفاده از حرارت و سوخت ‪ ،‬این امر تحت تاثیر بار‪ ،‬نسبت بهر ه برداری‪،‬‬‫دما‪ ،‬تجهیزات کمکی قرار می گیردبنابر این اندازه گیری های گسترده ای مورد نیاز‬
‫خواهد بود‪ .‬پس از تدوین استانداردها به بهره برداران بایستی آموزش الزم ارائه‬
‫گردد‪.‬‬
‫با چک کردن بهره برداری روزانه ‪،‬برخی ارتقاء ها می تواند بر اساس نیاز استخراج‬‫شود‪.‬جمع آوری اطالعات می تواند در طرحهای جدید و بهره برداری از سیستم مفید‬
‫واقع شود‪.‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقاء انرژی حرارتی‬
‫‪ .5‬نتایج مدیریت حرارت ‪:‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی یک تکنیک مدیریت جامع است که‬‫مرکب از تکنو لوژی اقتصادی است‪ ،‬بنابراین نتایج آن تمامی‬
‫دپارتمان های مربوطه را شامل می شود‪.‬کاهش نسبت سوخت‪،‬‬
‫صرفه جوئی هزینه و کاهش مصرف سوخت بخشی از نتایج‬
‫مدیریت انرژی حرارتی است‪.‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫‪.6‬تکنولوژی اساسی برای ارتقاءانرژی حرارتی‪:‬‬
‫‪ 6.1‬تکنولوژی احتراق‪:‬‬
‫عمده انرژی که ما استفاده می کنیم بوسیله احتراق سوخت های گوناگون بدست می آید‪ .‬بنابر این اولین اقدام‬
‫برای ارتقاءانرژی حرارتی عبارتست از احتراق کامل سوخت‪.‬برای احتراق کامل دو شرط اساسی الزم است‪،‬اول‬
‫‪:‬تامین هوای کافی دوم‪:‬اختالط کامل سوخت و هوا ‪.‬بنابراین مشعلی برای تامین چنین شرایطی مورد نیاز می باشد‪.‬‬
‫نکته اصلی در تکنولوژی احتراق‪،‬ایجاد احتراق کامل با حداقل ‪،‬هوا می باشد‪.‬‬
‫‪ 1.1.6‬نسبت هوا ‪:‬نسبت هوای مرجع‬
‫سوخت‬
‫نسبت هوا‬
‫گاز‬
‫نفت‬
‫زغال سنگ‬
‫‪1.3 -1.1‬‬
‫‪1.4 -1.2‬‬
‫‪1.5 - 1.3‬‬
‫مقدار تمرکز اکسیژن در‬
‫گازهای احتراق(درصد)‬
‫‪4.9 - 1.9‬‬
‫‪6 - 3.5‬‬
‫‪7 - 4.9‬‬
‫وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫مدیریت انرژی حرارتی‬
‫‪.‬‬
‫‪ 1.1.6‬نسبت هوا ‪ :‬تعریف‬
‫‪m=A/A0‬‬
‫)‪m=21/(21-O2%‬‬
‫برای مینیمم کردن تلفات حرارتی احتراق الزم است‪:‬‬
‫ خارج نشدن گازهای نسوخته از اگزوز‬‫‪ -‬پایین آوردن دمای گازهای حاصل از احتراق‬
‫‪-1‬تلفات حرارتی ناشی از احتراق ناقص سوخت‬
‫‪ -2‬تلفات حرارتی محسوس گازهای خروجی اگزوز‬
‫‪ -3‬تلفات حرارتی کل‬
‫‪ -4‬نسبت هوای بهینه تلفات حرارتی کل‬
‫‪m=Co2(max)/Co2%‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫مدیریت انرژی حرارتی‬
‫‪O2‬‬
‫روش تنظیم نسبت هوا‬
‫نسبت هوای استاندارد برای انواع کوره ها‬
‫بویلرها‬
‫انرژی در‬
‫ارتقاء‬
‫حرارتی‬
‫ارتقائ انرژی‬
‫وتکنولوژی‬
‫مدیریت انرژی حرارتی‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقاء انرژی حرارتی‬
‫‪:2.1.6‬دمای شعله ‪:‬‬
‫ در حالت دمای باالی شعله ‪،‬انتقال حرارت از طریق‬‫تشعشع و کنوکسیون افزایش می یابد ودر نتیجه راندمان انتقال‬
‫حرارت زیاد می شود‪ .‬بای بدست آوردن دمای باالی شعله‬
‫مالحظات زیر بایستی لحاظ شود ‪.‬‬
‫الف‪ -‬استفاده از سوخت باارزش حرارتی باال‬
‫ب‪ -‬نزدیک کردن نسبت هوا به عدد یک در صورت امکان‬
‫پ‪ -‬کاهش بخار اتمیزه در حد امکان‬
‫د‪ -‬افزایش دمای هوای احتراق با حرارت باز یافتی اگزوز‬
‫ه ‪ -‬استفاده از هوابا غنای اکسیژن باال‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقاء انرژی حرارتی‬
‫‪ 3.1.6‬مشعل ها‪:‬‬
‫ استفاده از مشعل مناسب برای نوع کوره وشرایط‬‫بهره بر داری مهم واساسی است‪.‬از نقطه نظر‬
‫احتراق‪،‬نکات اصلی انتخاب مشعل به شرح زیر می باشد‪:‬‬
‫الف‪ -‬اطمینان از ظرفیت حرارتی احتراق وطول شعله‬
‫ب‪ -‬ایجاد احترق کامل با نسبت هوای نزدیک به یک‬
‫پ‪ -‬نداشتن مشکل آلودگی ورعایت نکات ایمنی‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫‪ 6.2‬تکنولوژی انتقال حرارت‪:‬‬
‫مطالعه اساسی انتقال حرارت شامل کنوکسیون وتشعشع وهدایت در تجهیزات گرمایشی‬
‫‪ 1.2.6‬انتقال حرارت تشعشعی‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫‪ 2.2.6‬انتقال حرارت کنوکسیونی‪:‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫‪:3.2.6‬انتقال حرارت هدایتی‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫‪ 3.6‬تکنولوژی جلوگیری از تلفات حرارتی ‪:‬‬
‫ کاهش تلفات حرارتی بسیار کسترده است ‪.‬متد های مرسوم‬‫آن سه نوع است‬
‫‪ 1.3.6‬کاهش تلفات حرارتی تشعشعی از سطوح خارجی کوره ها‬
‫وغیره‬
‫انتقال حرارت از داخل کوره به سطح بیرون آن از طریق هدایت‬
‫صورت می پذیرد‪ .‬لذا جنس مواد نسوز آن بایستی از مواد با‬
‫ضریب هدایت حرارتی کم انتخاب شود بطوریکه مقاومت الزم را‬
‫در آن دما داشته باشد‪.‬‬
‫‪ 2.3.6‬کاهش ذخیره انرژی در بدنه کوره ‪:‬‬
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
:‫ کاهش تلفات حرارتی کوره با کنترل فشار داخل آن‬3.2.6
1- P1<P2
stack
‫جریان هوا‬
furnace
P1
‫جریان سوخت‬
recuperator
‫آب سرد ورودي‬
‫آب گرم خروجي‬
P2
Ph=((20*h^2/H^2)-h)*12.9
1.1-- An increase in the exhaust gas
volume and a drop in the combustion
gas temperature occurs.
1.2-- There is an Increase of NOx
generation
1.3-- Turbulence occurs in the gas flow
which makes a uniform temperature
distribution in the furnace
2-P1>P2
2.1--There is a decrease in the
sensible heat of the exhaust gas
2.2--There is a drop in the preheated
air temperature due to
‫مدیریت انرژی حرارتی وتکنولوژی ارتقائ انرژی حرارتی‬
‫‪: 3.6‬تکنولوژی باز یافت حرارت خارج شده به محیط‪:‬‬
‫انواع مختلف حرارت خارج شده به محط در یک کار خانه‬
‫الف‪ -‬گاز های خروجی از اگزوز‬
‫ب‪ -‬آب داغ تخلیه شده بلودان بویلر‬
‫ج‪ -‬حرارت محسوس محصوالت‬
‫د‪ -‬فشار در فرایند‬
‫‪.1‬مقادیر انرژی تلف شده در این گونه موارد به عواملی چون ‪:‬دما ‪،‬حجم و فشار‬
‫بستگی دارد‬
‫‪.2‬این انرژی هار ا میتوان برای گرم کردن هوا ‪ ،‬تولید بخاروقدرت‪،‬استفاده کرد‪.‬‬
‫‪.3‬موقع استفاده از انرژی های خارج شده به محیط مسائل نظیر خوردگی‪ ،‬راندمان‬
‫‪،‬ومقاومت حرارتی بایستی لحاظ شوندو انرژی باز یافتی مورد نیاز باشد‪.‬‬
‫‪.4‬استفاده از پیش گرم کن هوا مرسوم ترین روش برای باز یافت حرارت گاز های‬
‫اگزوز می باشد‬