Введение к работе
Актуальность темы.
Вопрос экономии топлива путем использования вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) в последние годы является актуальной задачей, и имеет общегосударственное значение По оценкам специалистов, потенциал энергосбережения в России огромен и составляет около 1,5 млрд Гкал в год В настоящее время промышленные потребители используют свыше 60% всего добываемого топлива и около 70% всей вырабатываемой электроэнергии, однако коэффициент полезного использования энергии остается все еще невысоким и составляет лишь 35-40 %
Одним из наиболее перспективных направлений энергосбережения на предприятиях нефтехимической отрасли на сегодняшний день считается создание энерготехнологических комплексов, позволяющих снизить потребление топливно-энергетических ресурсов без существенного изменения всей технологической линии и обеспечивать заданные показатели выпускаемой продукции Применение принципа энерготехнологического комбинирования (ЭТК) становится обязательным условием проектирования новых производств На действующих предприятиях, принцип ЭТК может быть реализован через организацию систем утилизации неиспользованных на предприятии вторичных энергетических ресурсов
В связи с тем, что на сегодняшний момент практически исчерпаны внутренние резервы по энергосбережению, связанные с высокопотенциальными ВЭР, особый интерес представляют решения, направленные на вовлечение низкопотенциальных ВЭР в систему энергообеспечения промышленных предприятий Однако при этом возникают проблемы, связанные с низким потенциалом энергии и невозможностью ее транспортирования на большие расстояния, а также выбором наилучшего варианта организации утилизационной системы Инструментом поиска и выбора перспективных решений является сложившийся к настоящему времени аппарат системного анализа, определяющий вклад в становление и развитие которого внесли В В Кафаров, Л С Попырин, Ю Г Назмеев и др
Несмотря на то, что на предприятиях органического синтеза имеется большое количество вторичных энергоресурсов, утилизация которых может обеспечить существенное снижение затрат прямого топлива, фактическая ее экономия в настоящее время за счет использования теплоты ВЭР по отношению к потенциально возможной составляет порядка 40% К числу таких предприятий относится ОАО «Казаньоргсинтез», которое производит ежегодно около 40 тыс тонн фенола и 25 тыс тонн ацетона, что составляет 17% от общего производства в России Доля энергозатрат в себестоимости выпускаемой продукции составляет около 40% Кроме того, данное производство характеризуется большим выходом низкопотенциальных ВЭР (60-70% от общего количества), утилизация которых позволит снизить долю энергоресурсов в общей структуре затрат производства
Целью работы является исследование энергопотребления и создание на основе принципа энерготехнологического комбинирования системы комплексной утилизации (СКУ) низкопотенциальных вторичных энергетических ресурсов для теплотехнологической схемы стадии кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола (ГПИПБ) в производстве фенола и ацетона Непосредственные задачи исследования включали
разработку алгоритма расчета и проведение системного анализа теплотехнологической схемы стадии кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола в производстве фенола и ацетона с целью определения тепловой и термодинамической эффективности рассматриваемой схемы,
выявление источников и оценку энергетического потенциала ВЭР, образующихся в данной стадии,
сравнение предлагаемых методов использования низкопотенциальных ВЭР на основе пароэжекционного и теплового насосов с целью выбора наиболее эффективного для исследуемой теплотехнологической схемы,
создание системы комплексной утилизации низкопотенциальных ВЭР для теплотехнологической схемы стадии кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола в производстве фенола и ацетона
Научная новизна
разработан алгоритм расчета теплотехнологической схемы стадии кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола в производстве фенола и ацетона,
проведена оценка тепловой и термодинамической эффективности исследуемой теплотехнологической схемы, выявлены источники ВЭР и определен их энергетический потенциал,
выявлен и обоснован наиболее эффективный метод использования низкопотенциальных ВЭР на основе применения теплового насоса,
предложена система комплексной утилизации низкопотенциальных ВЭР для теплотехнологической схемы стадии кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола в производстве фенола и ацетона на основе применения теплового насоса
Практическая значимость.
Предложенная система комплексной утилизации низкопотенциальных ВЭР на основе применения теплового насоса позволяет экономить оборотную воду и осуществлять отпуск холода промышленных параметров для технологических нужд и теплоты для горячего водоснабжения
Достоверность полученных результатоп обеспечивается использованием признанных положений технической термодинамики, методологии системного анализа сложноструктурированных систем и методов технико-экономических расчетов в энергетике
Автор защищает:
алгоритм расчета теплотехнологической схемы стадии кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола в производстве фенола и ацетона,
результаты оценки тепловой и термодинамической эффективности теплотехнологической схемы стадии кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола в производстве фенола и ацетона,
систему комплексной утилизации низкопотенциальных ВЭР на основе применения теплового насоса для теплотехнологической схемы стадии кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола в производстве фенола и ацетона
Личное участие.
Основные результаты получены лично автором под руководством чл -корр РАН, д т н Назмеева Ю Г
Реализация работы.
Работа выполнялась в рамках Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002 - 2006 годы (Государственный контракт №02 435 115007)
Апробация работы.
Основные положения работы были доложены на следующих конференциях и симпозиумах
VI Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям Кемерово, 29-31 ноября 2005г, ежегодные итоговые научные конференции Казанского научного центра Российской академии наук Казань 2006-2007 гг, V Российская научно-техническая конференция "Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности" Ульяновск, 20-21 апреля 2006г, V школа-семинар молодых ученых и специалистов академика РАН В Е Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» Казань, 6-7 сентября 2006г, Национальная конференция по теплоэнергетике НКТЭ-2006 Казань, 4-8 сентября 200бг, ежегодные научные аспирантские семинары Исследовательского центра проблем энергетики КазНЦ РАН Казань, 2005-2007 гг, VII Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям Красноярск, 1-3 ноября 2006г, XVIII Международная интернет-конференция молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения Микмус-2006 Москва, 27-29 декабря 2006г
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 14 работ
Объём работы.
Диссертация изложена на 133 страницах и состоит из введения, пяти глав, заключения Работа содержит 8 рисунков и 28 таблиц, список использованной литературы содержит 107 наименований
