3)Содержание приходной и расходной частей энергетических балансов. Источники для составления энергобалансов.

Энергетический баланс промышленного предприятия представляет собой равенство приходных и расходных статей, включающих различные виды энергии (тепловая, электрическая, теплота экзотермической – в расходной части энергобаланса).

В приход включается энергия, полученная от энергоносителя и выработанная энергоустановками предприятий, и учитывается по показаниям счетчиков тепловой и электрической энергии. При составлении энергобалансов количество энергии исчисляется в ГДж, кВт∙ч или топках условного топлив.

Расходная часть баланса энергии делится на следующие статьи:

1. Прямые затраты энергии на основные технологические процессы с выделением полезного расхода на выпуск продукции).

2. Косвенные затраты на основные технологические процессы вследствие их несовершенства или нарушения технологических норм.

3. Затраты энергии на вспомогательные нужды (вентиляция, освещение и др.).

4. Потери в элементах системы энергоснабжения.

5. Отпуск посторонним потребителям.

Полученные в результате анализа расход энергии должен быть отнесен на единицу выпускаемой продукции и сопоставлен с показателями других передовых предприятий. Анализ баланса энергии может позволить выявить пути сокращения нерациональных расходов энергии.

4)Анализ энергетических балансов и их роль в совершенствовании энергопотребления.

Анализ энергетических балансов установок, технологических линий и предприятие в целом позволяет качественно и количественно оценить состояние энергетического хозяйства, а именно:

- исследовать структуру поступления и потребления ТЭР;

- определить показатели эффективности энергоиспользования;

- рассчитать обобщенные показатели состояние энергетического хозяйства предприятия;

- исследовать влияние качества энергоносителей на рациональное их использование;

- решать задачи оптимизации структуры энергетического баланса предприятие.

Разработка и анализ энергетических балансов позволяют:

-оценить фактическое состояние энергоиспользования на предприятии, выявить причины возникновения и определить величину потерь ТЭР;

- разработать план мероприятий, направленных на снижение потерь энергетических ресурсов;

- совершенствовать системы учета и контроля расхода энергоносителей;

- получить исходную информацию для создания нового оборудования, совершенствования технологических процессов.

Анализ энергетических балансов должен выявить исходную информацию, необходимую для решения отдельных задач оптимизации структуры энергетического баланса предприятия, касающихся вопросов возможности замены в технологических процессах и установках одного энергоносителя другим, возможности использования ВЭР, имеющихся на рассматриваемом предприятии и вне его.

5)Последовательность составления энергобаланса. Энергобаланс реактора каталической конверсии метана.

Носителями энергетических потоков являются материальные потоки. Поэтому исходной базой разработки энергетических балансов установок, производств, предприятий являются соответствующие рассматриваемым объектам материальные балансы, составленные на основании законосохранения масс

где G_i – расходы материальных потоков; n и m – числа материальных потоков входящих и выходящих из системы. При протекании химических реакций числа n и m могут быть различны.

Для примера рассмотрим материальный и тепловой балансы реактора каталитической конверсии метана для производства водорода с целью определения количества сжимаемого топливного газа (G_т, кмоль/ч или V_т, м³/ч). Сформулируем исходные данные для аппарата.

1. В реакторе протекает реакция конверсии метана

CH₄+H₂O CO+3H₂-206200 кДж/кмоль.

2. Условия проведения процесса:

а) молярное соотношение СН₄ : Н₂О=1׃2;

в) температура реагентов на входе t_вх=105^оС ;

с) температура реагентов на выходе t_вых=900^оС.

3. В условиях реакции равновесия практически полностью смещено вправо, следовательно, можно считать конверсию метана .

4. В качестве топлива используется природный газ состава: СН₄=98% об. ; СО₂=2% об. Этот же газ используется как сырье.

5. Тепловые потери составляют 6% (с уходящими газами и через стенки камеры реактора и топки)

6. Теплота сгорания природного газа Q = 890950 кДж/кмоль.

Решение:

1. Находим из справочников значение теплоемкостей компонентов исходных и реакционных смесей для условий синтеза: а также молекулярный вес:

2. Составляем операторную схему материальных потоков для смесителя и реактора с целью определения компонентного состава исходной смеси и конвертированного газа

3. Составляем таблицу материального баланса.

Составляет таблицу теплового баланса. Физическая теплота потоков сырья и продуктов рассчитывается по формуле

Q_ф =G_i C_р,m,i t _, кДж/ч ,где теплоемкости с_{р,m.i ,}(кмоль ∙К) и температура t, ^оС, берутся соответственно потокам на входе или выходе реактора.

4.Тепловой эффект эндотермической каталитической реакции определяется по формуле Q_хим=G_СН4 М_СН4 q_хим , кДж/ч,

где q_хим – тепловой эффект реакции

5. Приравниваем все приходы и расходы и находим дефицит теплоты.

5. Находим расход топливного газа.

G_т=ΔQ/Q или V_т=Q_т∙22,4, где 22,4 – удельный мольный объем при нормальных условиях (Р=101,3 кПа, t= 0^оС), м³/кмоль.