DOI: https://doi.org/10.20998/2078-5364.2020.1.03

ТЕПЛОВА ІНТЕГРАЦІЯ УСТАНОВКИ ВИПАРЮВАННЯ СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ

K. Gorbunov, Yu. Selikhov, V. Kotsarenko, H. Ponomarenko, O. Gorbunova

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 та розрахунків, 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.

Ключові слова


сірна кислота; випарювання; інтеграція; пінч-аналіз

Повний текст:

PDF

Посилання


Klemes J.J., Arsenyeva O., Kapustenko P., Tovazhnyanskyy L., 2015, Compact Heat Exchangers for Energy Transfer Intensification: Low Grade Heat and Fouling Mitiga-tion, CRC Press, Boca Raton, FL, USA.

Law R., Harvey A., Reay D. 2013. Opportunities for low-grade heat recovery in the UK food processing industry. Applied Thermal Engineering 53: 188–196.

Kapustenko P.O., Arsenyeva O.P. 2013. Process Integration for Energy Saving in Buildings and Building Complexes. Chapter 31 in Handbook of Process Integration (PI), Ed-ited by Klemeš J.J., Woodhead Publishing Limited, Cambrige, UK: 938-965.ASHRAE. 2013., Handbook Fundamentals. www.ashrae.org. (Accessed 10th April 2014).

Cipolla S.S., Maglionico M. 2014. Heat recovery from urban wastewater: analysis of the variability of flow rate and temperature in the sewer of Bologna, Italy. Energy Procedia 45: 288–297.

Frijns, J., Hofman, J., Nederlof, M. 2013. The potential of (waste) water as energy carrier. Energy Conversion and Management 65: 357–363.

Schmid F. 2009, Sewage water: interesting heat source for heat pumps and chillers, Energy-engineer FH, Swiss Energy Agency for Infrastructure Plants. Zürich, Switzerland. 10p.

Energy Saver. 2019. Whole house ventilation systems. USDE. https://www.energy.gov/energysaver/weatherize/ ventilation/whole-house-ventilation (Ac-cessed 27th November 2019).

ASHRAE Handbook Fundamentals, 2017, https://www.ashrae.org/technical-resources/ashrae-handbook (accessed 30 November 2019).

Kilkovsky B., Stehlik P., Jegla Z., Tovazhnyanskyy L.L., Arsenyeva O., Kapus-tenko P. O. 2014. Heat exchangers for energy recovery in waste and biomass to energy tech-nologies–Energy recovery from flue gas. Applied Thermal Engineering 64(1): 213–223.

Doty S., Turner W. C. 2009. Energy management handbook. The Fairmont Press, Inc.,Lilburn, GA, USA.

Osnovyi integratsii teplovyih protsessov / [Smit R., Tovazhnyanskyy L.L, Kle-mesh Y. Kapustenko P.A., Ulev L.M.]. – H.: HGPU. 2000. – 457 з.

Linnhoff B., Towsend D.W., Boland D., et. al., User Guide on PROCESS INTE-GRATION for the EFFICIENT USE OF ENERGY. – Rugby.: IChemE. 1982, last edition 1994. P. 247.

P. Paskal Nazvanie: Proizvodstvo sernoy kislotyi, solyanoy kislotyi i hlora: GONTI, 1938-251c.

Spravochnik sernokislotchika, pod red. Malina K. M., 2 izd., M., 1971.

Kapustenko P.A., Arseneva O.P., Garev A.O., Zaharov D.S. / Teplovaya integrat-siya ustanovki kristallizatsii gidroliznoy sernoy kislotyi // Visnik NTU «HPI». 2013. # 55 (1028).– P. 131–138.

Nubaryan S.M. Kontrolno-izmeritelnyie priboryi v teplotehnicheskih izmereniyah. Kurs lektsiy. – Harkov: HNAGH, 2006 – 283 p.

Tovazhnyanskyy L.L. Primenenie metodov integratsii protsessov i sovremennogo teploobmennogo oborudovaniya pri rekonstruktsii teplovyih sistem / L.L. Tovazhnyanskyy, P.A. Kapustenko, L.M. Ulev, A.Yu. Perevertaylenko, G.L. Havin, O.P. Arseneva // Problemyi ekologii i ekspluatatsii ob'ektov energetiki. XII konferentsiya stran SNG s mezhdunarodnyim uchastiem. Trudyi konferentsii. Sevastopol. 24–28 iyulya 2002 g. Kiev. – 2002. – P. 111–113.

Tovazhnyanskyy L.L. Integratsiya teplovyih protsessov dlya razvitiya energos-beregayuschego potentsiala promyishlennosti / L.L. Tovazhnyanskyy, P.A. Kapustenko, L.M. Ulev, A.Yu. Perevertaylenko, O.B. Anipko // Integrovani tehnologiyi ta energozberezhennya. 2002. – # 2. – P. 3–5.

Tovazhnyanskyy L.L. Problemyi energosberezheniya i pinch-analiz kak metod ih resheniya / L.L. Tovazhnyanskyy, L.M. Ulev // Oborudovanie i instrument dlya profession-alov. 2006. – # 2. – P. 82–88.