Дослідження інтеграціі теплових потоків багатокорпусної випарної установки для концентрування сиропу сорго
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133655Ключові слова:
рекуперація енергії, пінч-аналіз, випарна установка, пластинчасті теплообмінники, концентрування сиропу соргоАнотація
Представлено дослідження інтеграції теплових потоків багатокорпусної випарної установки для концентрування сиропу сорго. Актуальність роботи визначається технологією процесу, який вимагає високих витрат енергії. Тому всі дослідження, спрямовані на зниження споживання зовнішньої енергії і підвищення ефективності роботи, актуальні і мають практичну цінність.
Головною метою роботи є створення науково обґрунтованого проекту з поліпшеними економічними показниками роботи, забезпечення економії споживання гарячого теплоносія (пари) і охолоджуючої води.
Рішення проблеми було проведено з використанням методу пинч-аналізу. Були ідентифіковані теплові потоки, що вимагають нагрівання та охолодження, і створений альтернативний проект, заснований на виборі значення мінімальної різниці температур DTmin. Це значення було розраховане і обґрунтовано на основі даних по тепловим потокам. У систему був доданий потік конденсату ретурної пари, надлишок тепла якого не використовувався досі. Для альтернативного проекту була запропонована схема розміщення теплообмінного обладнання, проведено розрахунок пластинчастих теплообмінників. Запроектована мережу теплообмінних апаратів дозволила знизити річні витрати пари на 18 %.
Аналіз економічної ефективності проводився порівнянням показників для двох проектів відділення попереднього нагріву сиропу для випарної станції. Запропонований альтернативний проект, забезпечує економію споживаної потужності охолоджуючої води 35,9 кВт, пари, що гріє – 60,5 кВт. При процентній ставці податку 18 % реалізація альтернативного проекту окупиться через 4 місяці. В результаті чистий річний дохід підприємства планується більше на 16 %, при практично однаковому терміні окупності проектів. Застосування методів інтеграції теплових потоків дозволило розробити ефективний проект попереднього підігріву сиропу сорго перед випаровуванням та забезпечити економію зовнішніх утиліт
Посилання
- Westphalen, D. L., Wolf Maciel, M. R. (2000). Optimization of bleed streams in evaporation systems based on pinch analysis: new approach. European Symposium on Computer Aided Process Engineering-10, 997–1002. doi: 10.1016/s1570-7946(00)80168-6
- Perin-Levasseur, Z., Palese, V., Marechal, F. (2008). Energy integration study of a multi-effect evaporator. PRES08: 11th Conference Process Integration, Modelling and Optimisation for Energy Saving and Pollution Reduction. Praha.
- Higa, M., Freitas, A. J., Bannwart, A. C., Zemp, R. J. (2009). Thermal integration of multiple effect evaporator in sugar plant. Applied Thermal Engineering, 29 (2-3), 515–522. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2008.03.009
- Kemp, I. C. (2007). Pinch Analysis and Process Integration. A User Guide on Process Integration for the Efficient Use of Energy. Butterworth-Heinemann, 416. doi: 10.1016/b978-0-7506-8260-2.x5001-9
- Smit, R., Klemesh, Y., Tovazhnyanskiy, L. L., Kapustenko, P. A., Ul'ev, L. M. (2000). Osnovy integracii teplovyh processov. Kharkiv: NTU «KhPI», 458.
- Barambu, N. U. A., El-Nafaty, U. A., Saeed, I. A. (2017). Energy Integration of Sugar Production Plant Using Pinch Analysis: A Case Study of Savanah Sugar Company Yola. Advances in Applied Science Research, 8 (2), 20–29.
- Tovazhnyanski, L. L., Kapustenko, P. A., Ulyev, L. M., Boldyryev, S. A. (2002). Heat Integration Improvement for Eastern European Countries Sugar-Plant. Proceedings of 15th International Congress of Chemical and Process Engineering, CHISA’2002. Prague, 251.
- Tovazhnyanskiy, L. L., Kapustenko, P. A., Ul'ev, L. M., Boldyrev, S. A. (2002). Teplovaya integraciya i energosberezhenie v saharnoy promyshlennosti. Vestnik NTU «KhPI», 1 (9), 95–105.
- Arsen'eva, O. P., Babak, T. G., Demirskiy, A. V., Havin, G. L. (2011). Modernizaciya sistemy posledovatel'no ustanovlennyh podogrevateley saharnogo soka. Nauchnye trudy ONAHT, 2 (39), 151–155.
- Demirskiy, A. V., Tovazhnyanskiy, L. L., Arsen'eva, O. P., Havin, G. L., Kapustenko, P. A. (2013). Analiz raboty sistemy podogrevateley saharnogo soka s uchetom zagryazneniy teploobmennoy poverhnosti. Integrirovannye tekhnologii i energosberezhenie, 2, 14–18.
- Babak, T. G., Golubkina, O. A., Korol', D. S., Ponomarenko, E. D. (2017). Povyshenie energoeffektivnosti raboty stancii uparivaniya saharnogo siropa. Vestnik NTU «KhPI», 18 (1240), 46–52.
- Lambert, C., Laulan, B., Decloux, M., Romdhana, H., Courtois, F. (2018). Simulation of a sugar beet factory using a chemical engineering software (ProSimPlus ®) to perform Pinch and exergy analysis. Journal of Food Engineering, 225, 1–11. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2018.01.004
- Eggleston, G., Cole, M., Andrzejewski, B. (2013). New Commercially Viable Processing Technologies for the Production of Sugar Feedstocks from Sweet Sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) for Manufacture of Biofuels and Bioproducts. Sugar Tech, 15 (3), 232–249. doi: 10.1007/s12355-013-0229-6
- Tovazhnyanskiy, L. L., Kapustenko, P. A., Havin, G. L., Arsen'eva, O. P.; Havin, G. L. (Ed.) (2007). Plastinchatye teploobmenniki v teplosnabzhenii. Kharkiv: NTU «KhPI», 448.
- Arsenyeva, O. P., Tovazhnyanski, L. L., Kapustenko, P. A., Khavin, G. L. (2009). Mathematical Modeling and optimal Design of Plate-and-Frame Heat Exchangers. Chemical Engineering Transactions, 18, 791–796.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Tatiana Babak, Olga Golubkina, Yevgeniya Ponomarenko, Ludmila Solovey, Gennadii Khavin
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
