Раздел 5. Системы топливоснабжения промышленных

предприятий 180

Тема 33. Твердое топливо 182

33.1.Транспортные средства 184

33.2. Топливные склады 185

33.3. Дробление 186

33.4. Пылеприготовление 188

Тема 34. Газообразное топливо 191

34.1. Газоснабжение промышленных предприятий 193

34.1.1. Газопроводы 193

34.1.2. Установки системы распределения газов 196

Тема 35. Жидкое топливо 200

1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

Уровень производительных сил общества в существенной степени зависит от уровня производства и потребления энергии. Это действительно так, и мы часто определяем уровень развития общества такими показателями как энерговооруженность производства – количеством энергии, приходящимся на одного работника, и потреблением энергии на душу населения.

Энергетика – большая и сложная отрасль техники, имеющая своей задачей снабжение энергией промышленности, сельского хозяйства, транспорта и быта.

Пригодные для экономически целесообразного использования виды энергии имеются далеко не везде. Это, прежде всего, органическое топливо, запасы которого сконцентрированы в угольных бассейнах, нефтяных и газовых месторождениях, ядерное топливо. Потребляется же энергия повсюду. Поэтому давно уже возникла одна из сложных задач техники – транспорт энергии.

Существуют формы энергии, которые нецелесообразно транспортировать. Это, например, энергия ветра и воды. Причина затруднений с транспортом этих форм энергии связана с их низкой энергоемкостью, поэтому их энергию удобнее на месте превращать в другой вид энергии, более пригодный для транспорта. Другое дело – топливо. Особенно эффективным видом транспорта энергии в виде ее носителятоплива, является транспорт по трубам – нефтепроводам и газопроводам.

Деятельность энергетиков не исчерпывается производством и передачей энергии. Необходимо еще распределить энергию между потребителями, а распределение энергии часто требует ее преобразования из одной формы в другую.

Эта цепь преобразований может быть весьма сложной. Например, на тепловую электростанцию по мазутопроводу подается мазут (1-е звено). В топках котлов этой станции мазут сгорает, превращая воду в пар (2-е звено). Энергия пара превращается в механическую энергию вращения вала турбины (3-е звено). Энергия вала турбины передается электрогенератору (4-е звено). В электрогенераторе механическая энергия превращается в электрическую (5-е звено). Новый носитель энергии – электрический ток – поступает в повышающий трансформатор (6-е звено). Ток высокого напряжения идет по проводам к потре6ителю (7-е звено), где понижающий трансформатор уменьшает напряжение тока (8-е звено). Ток поступает в электродвигатель, где электрическая энергия преобразуется в механическую (9-е звено), передаваемую компрессору, преобразующему ее в потенциальную энергию сжатого воздуха (10-е звено). Расширяясь, воздух двигает боек пневмомолотка (11-е звено).

Как вы понимаете, при таком обилии преобразований очень большое значение имеет коэффициент полезного действия, по сути дела - показатель успешности и полноты использования законов природы. КПД современных парогенераторов, гидравлических турбин, электрогенераторов, паровых и газовых турбин, трансформаторов, составляет более 90%.

Чтобы закончить с общими вопросами производства и распределения энергии, рассмотрим рис.1.1., на котором схематично представлен мировой энергетический баланс.

Рисунок дает представление о том, как хозяйствует человек на Земле - к сожалению, 2/3 энергии, с таким трудом вырванной у природы, не используется.

Как увязать столь большие потери с совершенством энергетических машин, о которых мы только что говорили, отмечая их высокий КПД? Очень просто. Баланс составлен по всему миру, в котором, помимо эффективных агрегатов, существуют миллионы весьма неэффективных отопительных и варочных печей. Современные технологические теплопотребители – доменные и мартеновские печи, конверторы, сушила и т.д. – также выбрасывают на ветер большое количество теплоты. Таким образом, основная часть потерь – тепловые потери.

Из полезно использованных 35% энергии 18% тепловой энергии используется в промышленности, 10% в быту. Преобразованная в работу часть энергии, составляющая 7%, распределяется так:1,5% в сельском хозяйстве, 2,5% - в транспорте, 2% - в промышленности, 1% - в коммунальном хозяйстве.

Энергия солнца, ветра, тепла Земли и т.д. в балансе не показаны из-за малости величины. Био – энергия человека и животных.

Основной перспективой развития энергетического баланса мира является снижение потерь энергии, увеличение доли возобновляемых источников энергии.

Металлургия – одна из наиболее энергоемких отраслей народного хозяйства, потребляющая около 15% топлива и электроэнергии от общего объема потребления Украиной этих энергоносителей.

Кроме топлива и электроэнергии, металлургические предприятия используют еще ряд энергоносителей: сжатый воздух, кислород, техническую воду, теплоту в виде пара и горячей воды.

Топливо – основной первичный источник энергии. Около 35% используемого топлива поступает со стороны (природный газ, мазут, энергетический уголь), 65% производится на заводах отрасли (кокс, коксовый, доменный, конвертерный, ферросплавный газы, промпродукт углеобогащения и т.д.). Так как на металлургическом заводе основное топливо газообразное, то, учитывая его разнообразие, важно распределить топливо по потребителям таким образом, чтобы были обеспечены наилучшие условия работы тепловых агрегатов.

Сжатый воздух необходим в качестве дутья для доменных печей и для различных технологических нужд, кислород широко применяется для интенсификации металлургических процессов, вода необходима для охлаждения металлургических агрегатов, выработки пара, очистки газов и т.д.

Цель настоящего курса состоит в изучении общих принципов, структуры и функционирования систем производства и распределения энергоносителей и отличительных особенностей их основных элементов: станций и установок по производству сжатого воздуха, холода, продуктов разделения воздуха, систем водо- и топливоснабжения. Студенты должны приобрести навыки в выборе рациональных схем производства и потребления энергоносителей, умение рассчитывать потребность в энергоносителях, прогнозировать совершенствование систем и их элементов в связи с необходимостью рационального энергопотребления на промышленном предприятии с учетом максимального использования ВЭР.

Курс состоит из 5 самостоятельных разделов:

Системы производственного водоснабжения.

Системы производства и распределения искусственного холода.

Системы производства и распределения сжатого воздуха.

Системы и установки обеспечения предприятий продуктами

разделения воздуха.

Системы топливоснабжения предприятий.

Изучение этих разделов предполагает использование знаний и умений, полученных студентами при освоении курсов «Техническая термодинамика», «Тепломассообмен», «Газогидродинамика», «Нагнетатели и тепловые двигатели», «Топливо и теория горения».

Знания, полученные в курсе, используются при изучении ряда специальных дисциплин, выполнении курсовых и дипломных проектов.

ТЕМА 2. СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЯМИ

Литература.

Маркович И.М. Режимы энергетических систем. –М.: Энергия, 1960. –351с.

Работа всех отраслей промышленности связана с использованием различных видов энергии, поступающей к потребителям по различным сетям.

Так, электрическая энергия, вырабатываемая на электрических станциях, передается по электрическим сетям; теплота, вырабатываемая на ТЭЦ, передается по тепловым сетям к потребителям тепла, использующим его непосредственно или преобразующим его в энергию другого вида. Газ, поступающий по трубопроводам, в свою очередь, может быть использован как топливо или сырье для химической промышленности.

Совокупность звеньев общей цепи производства, преобразования, распределения и использования всех видов энергии называется энергетической системой.

Энергетическая система состоит не только из котлов, турбин, генераторов, линий передачи электрической и тепловой энергии, трансформаторов, но и из электродвигателей, осветительных и нагревательных приборов, станков, насосов, вентиляторов и т.д.

Комплексы энергетических устройств, которые служат для передачи и распределения энергии, называют энергетическими сетями.

Установки, в которых подводимая энергия преобразуется в какой либо другой вид энергии, называются приемниками энергии.

Таким образом, в энергетической системе имеются элементы 2-х видов:

передающие, назначение которых – передача энергии на расстояние;

преобразующие, в которых энергия преобразуется из одного вида в другой.

К числу передающих элементов относятся: воздушные и кабельные линии электропередач, трубопроводы, устройства топливоподачи и т.д. В состав передающих элементов входят также элементы, позволяющие осуществлять регулирование или прекращать передачу энергии: выключатели, вентили, задвижки.

К числу преобразующих элементов относятся: котлы, паровые турбины, гидротурбины, генераторы, трансформаторы, машины-орудия, осветительные и бытовые электроприборы и т.д.

Таким образом, в энергетической системе происходит последовательное преобразование энергии в одних элементах и передача ее через другие.