Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Задачи рационального использования энергоресурсов и охраны природы приобретают все большее значение из-за прогрессирующего истощения топливо-энергетических ресурсов планеты и возрастающего аагрязнения окружающей среды.
Эти проблемы особенно остро стоят в производстве ХИМИЧЄСКИХ (и прежде всего в производстве вискозных) волокон - одного из самых энерго-и-материалоемких в химический промышленности. Так например, на выпуск 1т. готовой вискозной продукции расходуется 3-5 тонн сырья и вспомогательных материалов; 80-130 ГДж теплоты; 400-800 м3 воды; 1500-6000 кВт-ч электроэнергии.
В тоже время, в ходе технологического процесса производства 1т. вискозного волокна, с парами вторичного вскипания вакуум-выпарных аппаратов и вакуум-кристаллизационных установок, с паро--воздушной смесью от установок непрерывного обезвоздушивания и сушилок, отводится 43-62 ГДж теплоты в виде низкопотенциальных ВЭР. Одновременно в окружающую среду поступает 100-170 м3 сточных вод, содержащих серную кислоту и сульфаты металлов.
Анализ работ, посвященных совершенствованию технологии про-изводптва вискозного волокна, показал, что вопросам аффективного использования энергоносителей и снижения энергетических потерь в технологическом процесс? не уделяется должного внимания.
Одним из перспективных направлений повышения энергетической эффективности производства вискозного волокна является создание высокоэффективных энерготехнологических систем использующих в технологических процессах низкопотенциальные ВЭР и снижающих при этом потребление первичных энергоресурсов и охлаждающрй воды.
ЦЕЛЬЮ_РАБОТЫ является разработка методики синтеза высокоэффективной энерготехнологичеокой системы производства вискозного волокна , которая обеспечивает эффективно*- использование энергоносителей (при минимальном потреблении их из внешних систем) и создает режимы протекания технологических процессов , являющихся оптимальными для технолсгии и энергетики производства.
Для достижения'поставленной цели решены слпдующир задачи:
собран и проанализирован большой статистический материал по энерго-, водо- и материалопотреблению в технологическом процессе производства вискозного волокна;
определен наиболее энергоемкий, но энергетически малоэффектив-
- 4 ный объект (кислотная станция);
проведен термодинамический анализ энерготехнологической системы кислотной станции. Термодинамический анализ позволил выявить причины возникновения энергетических потерь в элементах кислотной станции, а также определить способы их сокращения;
синтезирована новая , более совершенная энерготехнологическая система кислотной станции;
получены апроксимирующие зависимости изменения теплофизических свойств раствора осадительная ванна (плотность . теплоемкость . растворимость компонентов) от изменений температуры и состава;
разработана математическая модель синтезированной энерготехнологической системы кислотной станции с выявлением критериев эффективности ее работы;
проведены расчетные исследования синтезированной энерготехно-логической системы кислотной станции, применительно к условиям работы ныне действующих вискозных производств. Расчетные исследования позволили определить оптимальные режимы работы и оптимальную структуру синтезированной энерготехнологической системы;
проведено технико-экономическое сравнение синтезированной энерготехнологичеокой системы кислотной станївіи с существующей.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в следующем:
проведен термодинамический анализ энерготехнологической системы кислотной станции , позволивший выявить источники и причины возніїкновения энергетических потерь в исследуемом объекте, а также определить направления и способы их сокращения;
разработана методика синтеза более эффективной энерготехнологической системы кислотной станции;
синтезирована новая, высокоэффективная энерготехнологическая система кислотной станции;
впервые разработана математическая модель синтезированной энерготехнологической системы кислотной станции, учитывающая взаимовлияние отдельных ее элементов во взаимодействии с потребителем технологического раствора осадительная ванна, теплоутилизационными установками и внешним источником энергоснабжения;
выявлены оптимальные режимы работы и оптимальная структура синтезированной энерготехнологической системы кислотной станции.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ состоит в следующем:
- разработана методика синтеза высокоэффективной энерготехноло
гической системы кислотной станции, которая может использоваться
для повышения энергетической эффективности работы аналогичных энергетически малоэффективных производств;
разработанные алгоритм расчета и математическая модель синтезированной энерготехнологической системы кислотной станции могут использоваться при составлении энергобаллансов существующих производств вискозных волокон;
выявленные оптимальные режимы работы и оптимальная структура синтезированной энерготехнологической системы кислотной станции могут использоваться при проектировании новых и реконструкции ныне действующих вискозных производств.
Реализация результатов работы позволит:
сократить расход топлива в котельной внешнего источника энергоснабжения кислотной станции на 33-60%;
сократить расход воды , подаваемой на кислотную станцию для конденсации паров вторичного вскипания вакуум-выпарных аппаратов, на 62-100%;
получить экономический эффект в размере 925-1790 млн.руб/год (по ценам на 1-ый квартал 1995 года) со сроком окупаемости капитальных вложений в синтезированную энерготехнологическую систему кислотной станции до 1.1 года.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ, Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международном симпозиуме " Экологическое строительство и образование ". Москва, 1994 г.; на семинаре-совещании " Учет тепловой энергии и теплоносителя ", Самара, 1995 г. ; на заседаниях кафедры " Промышленных теплоэнергетических систем " Московского Энергетического Института
- Технического Университета R период с 1992 по 1994 г.
ПУБЛИКАЦИИ. Результаты исследований опубликованы в пяти печатных работах.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения. Изложена на 148 страницах основного текста, содержит 36 рисунков и 29 таблиц. Список литературы состоит из 70 наименований.
