Теплова інтеграція установки випарювання сірчаної кислоти
Вантажиться...
Дата
2020
ORCID
DOI
doi.org/10.20998/2078-5364.2020.1.03
Науковий ступінь
Рівень дисертації
Шифр та назва спеціальності
Рада захисту
Установа захисту
Науковий керівник
Члени комітету
Видавець
Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"
Анотація
В даний час в Україні гостро стоїть питання енергозбереження. Вже не викликає сумнівів, що безперервний зріст вартісті енергоносіїв вимагає створення енергоефективних виробництв. У роботі досліджуються процеси, що протікають при випаровуванні сірчаної кислоти в чотирикорпусній випарній установці. Збір даних, необхідних для розрахунку матеріального і теплового балансів, здійснювався шляхом прямих вимірювань температур і витрат потоків на обладнанні за допомогою витратомірів, стаціонарних і переносних термометрів. Для економічної оптимізації використовується графік залежності загальної річної вартості експлуатації проекту від найменшого температурного напору на теплообмінному обладнанні. Вартість енергії, що витрачається зростає за рахунок недорекупераціі теплоти, а вартість самого обладнання зменшується за рахунок зменшення поверхні теплообміну, що і призводить до немонотонної залежності сумарною річною вартості зовнішніх теплоносіїв і устаткування, що, в свою чергу, дозволяє визначити оптимальне мінімальне значення різниці температур. Температура пінча для гарячих потоків склала 114 оС, а температура пінча для холодних потоків становить 94 оС. Використовуючи отримані дані, в роботі побудовано нову сіткову діаграму. За результатами розрахунків був запропонований проект реконструкції системи теплообміну процесу випарювання сірчаної кислоти у багатокорпусній випарній установці, який дозволяє знизити затрати енергії. Після проведення інтеграції тарозрахунків, було отримано економічні показники. Таким чином, потенціал енергозбереження складає близько 30 тис. грн на рік. Строк окупності запропонованого проекту реконструкції складе величину близько 4 місяців.
Currently, Ukraine is an issue of energy conservation. There is no longer any doubt that the continuous increase in the cost of energy requires the creation of energy-efficient industries. The work investigates the processes occurring during the evaporation of sulfuric acid in a four-shell evaporator. The collection of data necessary for calculating material and thermal balances was carried out by direct measurements of temperatures and flow rates of the equipment using flowmeters, stationary and portable thermometers. For economic optimization, weuse a graph of the dependence of the total annual cost of operation of the project on the minimum temperature head on heat exchange equipment. The cost of energy consumed increases due to under-recovery of heat, and the cost of the equipment itself decreases due to a decrease in the heat exchange surface, which leads to a nonmonotonic dependence of the total annual cost of external heat carriers and equipment, which, in turn, allows us to determine the optimal minimum value of the temperature difference. The pinch temperature for hot streams was 114 °C, and the pinch temperature for cold streams was 94 °C. Using the data obtained, a new grid diagram is constructed in the work. Based on the results of the calculations, a project was proposed for the reconstruction of the heat exchange system for the evaporation of sulfuric acid in a four-shell evaporator, which reduces energy costs. After integration and calculations, economic indicators were obtained. Thus, the potential for energy saving is about 30 thousand UAH per year. The payback period of the proposed reconstruction project will be about 4 months.
Currently, Ukraine is an issue of energy conservation. There is no longer any doubt that the continuous increase in the cost of energy requires the creation of energy-efficient industries. The work investigates the processes occurring during the evaporation of sulfuric acid in a four-shell evaporator. The collection of data necessary for calculating material and thermal balances was carried out by direct measurements of temperatures and flow rates of the equipment using flowmeters, stationary and portable thermometers. For economic optimization, weuse a graph of the dependence of the total annual cost of operation of the project on the minimum temperature head on heat exchange equipment. The cost of energy consumed increases due to under-recovery of heat, and the cost of the equipment itself decreases due to a decrease in the heat exchange surface, which leads to a nonmonotonic dependence of the total annual cost of external heat carriers and equipment, which, in turn, allows us to determine the optimal minimum value of the temperature difference. The pinch temperature for hot streams was 114 °C, and the pinch temperature for cold streams was 94 °C. Using the data obtained, a new grid diagram is constructed in the work. Based on the results of the calculations, a project was proposed for the reconstruction of the heat exchange system for the evaporation of sulfuric acid in a four-shell evaporator, which reduces energy costs. After integration and calculations, economic indicators were obtained. Thus, the potential for energy saving is about 30 thousand UAH per year. The payback period of the proposed reconstruction project will be about 4 months.
Опис
Ключові слова
пінч-аналіз, pinch analysis
Бібліографічний опис
Теплова інтеграція установки випарювання сірчаної кислоти / К. О. Горбунов [та ін.] // Інтегровані технології та енергозбереження. – 2020. – № 1. – С. 22-31.