9.4 Оценка безотходности производства

Общая постановка задачи.

В качестве исходного сырья используется многокомпонентная шихта и оборотный стеклобой.

КЦК имеет футеровку с испарительным охлаждением. В тепловой схеме установки обеспечивается более глубокое, чем в стекловаренной печи, использование теплоты продуктов горения топлива путем регенерации ее процесса с подогретым воздухом и фриттованной гранулированной шихтой и выработки пара технологических параметров (Р=1.3 МПа).

Исходные данные:

Характеристика балансового материального соотношения процесса стекловарения в печи дана в таблице 4.

Характеристика балансового материального соотношения процесса стекловарения в КЦК в таблице 5.

Технико- и энергоэкономические показатели печи приводятся в таблице 6.

Технико- и энергоэкономические показатели КЦК в таблице 7.

Решение:

1. Определяем частные материальные показатели безотходности. Стекловаренная печь:

по шихте вш = Мсм - Мсб = 143330 - 31285 = 0,828, м Мш 135340

псб Мп 6910 Л 940 по питательной воде Р = — = = 0,942 ,

м Мпв 7340

Таблица 4\r\nВещества вводимые в печь Масса, т/год Вещества выводимые из печи Масса, т/год\r\nШихта сухая М ш 135340 Стекломасса М см 143330\r\nОборотный стеклобой Мсб 31285 Унос пыли с газами МУп 730\r\nПриродный газ МГ 35760 ПАР В ТЕПЛОСЕТЬ ЗАВОДА
МП 6910\r\nQH = 36,570 ГДж/m P = 0,6 кг/м3 - Продувочная вода М ПР В уходящих газах:

Избыточный воздух МИВ

-Водяной пар М Н2О -азот М N 2

-диоксид серы MSO2 -оксид углерода MCO

диоксид углерода MCO2 430

105442

73014

323617

970 280

99394\r\nВоздух М В 538302 \r\nВода:

С шихтой М ВШ Питательная МПВ 6090 7340 \r\n

754117

Всего

754117 Всего

М

сб

= 1,

по стеклобою В °б =

М

сб

г м

по природному газу, воздуху и влаге шихты

В ^ = В 5 = В ВШ = 0

v м v м v м w

Таблица 5\r\nВещества, вводимые в печь Масса, т/год Вещества, выводимые их печи Масса, т/год\r\nШихта сухая Мш 105336 Стекломасса М см 105000\r\nОборотный стеклобой Мсб 17808 Унос пыли с газами

Мун 420\r\n Пар в теплосеть завода М п 75040\r\nПриродный газ М г 19296 \r\n(QH = 38,093

МДж/м3, Р=0,96 кг/м3) Продувочная вода М пр

В уходящих газах: 3950\r\nВоздух Мв 267695 избыточный воздух

Мив 5670\r\nВода:

с шихтой Мвш питательная ММ пв 21504 78990 водяной пар М Н 2O 57380\r\n азот МN2 201254\r\n диоксид серы М SO2 760\r\n оксид углерода М CO 95\r\n диоксид углерода М CO 2 61060\r\nВсего: 510629 Всего: 510629\r\nВ материальном балансе не учтен износ огнеупоров печи из-за его малой величины.

Суммарный показатель материальной безотходности печи

m

= J=1М J = Мсм + Мл = 143330 + 6910 = 0199

" n n 754117 \'

Z М І Z М І

i=1 i=1

получился низким, поскольку в расчете учтены все газообразные сырьевые ресурсы (природный газ, воздух, влага шихты).

Поэтому, если рассчитать суммарный коэффициент по конденсированным сырьевым ресурсам, характеристика материальной безотходности процесса стекловарения в печи окажется значительно выше:

1 = Мсм + Мп = 143330 + 6910 = 0863 Мш + Мсб + Мпв 135340 + 31285+ 7340 \' \'

Возможность повышения этого показателя, например за счет уменьшения

уноса газами частиц шихты, весьма ограничена - теоретически лишь до 0,868.

1

Дальнейший рост ( и приближение к единице технически невозможны из-

за перехода части массы сухой шихты в результате диссоциации карбонатов и сульфата в газообразные состояния. Поэтому техническим пределом матери-

макс

альной безотходности в данном процессе является ( м = 0,8 6 8 Установка с КЦК:

РМД = 0,828; pi? = 0,95; вМБ = 1 (м = 0,353; рМ = 0,891; р(МАКС = 0,893

2. Определяем частные энергоэкономические показатели безотходности.

Таблица 6\r\nВид Расход, Себе- Удель Подве Подведенная\r\nэнергоресурса ед/год стоим. ная денная эксе ргия\r\n руб/ед эксер- тепло- МВт ч Доля\r\n (S) гия, МВт-ч та,

ГДж год а\r\n ед год \r\n (е) (Q) \r\nПриродный

3

газ,тыс.м 37250 6,6 10,37 1419000 386300 0,941\r\nЭлектроэнергия, 18400 9,8 1 66240 18400 0,045\r\nМВт^ч: на допол- \r\nнительный по- \r\nдогрев на привод 5600 9,8 1 0 5600 0,014\r\nэлектродвигате- \r\nлей \r\nФизическая теп- \r\nлота из окру- \r\nжающей среды (с 18460 0 0 18460 0 0\r\nвоздухом,шихтой \r\nи пр.),ГДж \r\nВсего: 1503700 410300 1,0\r\nЧастные энергоэкономические показатели безотходности для энергоносителей совпадают с КПД соответствующего энергоресурса. Стекловаренная печь:

По топливу и электроэнергии на дополнительный подогрев они совпадают с тепловыми КПД печи:

РДЭЭП =РГээ =n= Q gQ + g" ,

QC + n ДЭП + Qv где Q - требуемая для стекловарения теплота, ГДж/год;

Qn - теплота вырабатываемого пара, ГДж/год;

Qfl3n - теплота на дополнительный подогрев, ГДж/год;

Q - физическая теплота из окружающей среды, ГДж/год.

Таблица 7.

\r\nВид Расход, Себе- Удель Подве Подведенная\r\nЭнергоресурса ед/год сто- ная денная эксе ргия\r\n им., Руб/ед

(S) эксер- гия, МВт^ч

ед

(е) тепло-та,

ГДж год

(Q) МВт^ч

год Доля

а\r\nПриродный газ,тыс.

где qc = 2.348 - удельная теплота стекловарения, ГДж/т.

Qс = M„(h„„ - hпв) = 6910 • 10-3(2767 - 435) = 14435 ГДж/год.

рдш = рГ = 336540 +14435 = 0 ЭЭ 141900 +66240 +18460

Аналитический показатель по электроэнергии для привода электродвигателей равен их среднему КПД, принимаемому РЭЭ = пПР = 0,9 . Для физической теплоты веществ, поступающих в процесс при температуре окружающей

среды, Р^ = Пт = 0,233

Установка с КЦК: Qс = 246540 ГДж/год; Qn = 180096 ГДж/год;

вПЭ = ППР = 0,9

3. Определяем суммарный энергоэкономический показатель безотходности.

Стекловаренная печь:

/I

X вЭЭ, У ЭЭi

n

вЭЭ ЭЭ,

i = 1

(РЭЭ =—

n

X У ЭЭ i

i = 1

у

где ^ ЭЭ1 - энергоэкономические коэффициенты для:

ээ = U Г пр

природного газа

\' ээ U Г Iа п р

электроэнергии

уДЭП = и а

ЭЭ ^Э^ПР

у ДЭП -

привода электродвигателей

уР = иЭ а ПР

физической теплоты вещества

у Фэ = 0 ,

где U - соотношение трудозатрат на производство и транспортирование потребителю сопоставимого объема энергоресурсов: электроэнергии U=1,

гг тГ Sr 0,0964-6,6 природного газа U = —-—— = = 0,0649,

Si 9,8

3

здесь т Г - сопоставимый расход природного газа, тыс.м , с 1 МВт.ч электроэнергии, равный т г = — = = 0,0964 тыс.м3

—^— 1 еу 10,37

Тогда У Г = 0,0649 - 0,941 = 0,0611;

Z = 1-0,045 = 0,045;

Z пэ = 1-0,014 = 0,014.

0,233 - 0,0611 + 0,233 - 0,045 + 0,9-0,014

p = — = 0,311.

0,0611 + 0,045 + 0,014

Установка с КЦК:

ш = 0,634 .

Т ЭЭ \'

4. Определяем суммарный технико-экономический показатель безотходно-

сти.

Поскольку данные по полным трудозатратам при производстве ресурсов отсутствуют, введем в расчет себестоимость сырья:

шихты ( SШ ) = 17 руб/т, стеклобоя ( S сб ) = 18 руб/т,

питательной воды (Sпв ) = 0,129 руб/т.

n

YVS в

p = X \' . РЩМШ SШ + вМС МСБ SCE + ввПП МПВ Sns +

T^V-S- МШ S Ш + МСБ S СБ + Vr S Г + (ДЭП + ЭПР )S Э

i=1

,ПР

рэ Vг SГ + (рЭДЭЭ эДЭП + РЭЭ ЭПР )sЭ л

+ : 7 т = 0, /82

МШ S Ш S СБ + М ПВ S ПВ + Vr S Г + (ЭДЭП + ЭПР )S Э

Установка с КЦК: Ц Э = 0,838.

Суммарный технико-экономический показатель безотходности заметно выше, чем энергоэкономический, что свидетельствует о гораздо более высоком проценте использования сырьевых ресурсов и значительных резервах использовании энергоносителей в данном производстве.

Причина низкого уровня Ц ээ - малая тепловая эффективность работы ванной печи, тепловой КПД которой составляет всего 0,233.

316

Повышение энерго- и технико-экономических показателей безотходности в рамках существующей технологии возможно путем улучшения тепловой изоляции печи и увеличения производительности при использовании более стойких огнеупоров, повышения температуры подогрева воздуха в реконструированных регенераторах и более полного использования теплоты уходящих газов

для получения пара. Радикальным же путем увеличения Ц ээ, Ц\'ТЭ , а также и

УЦМ является применение современных методов варки стекла, например в циклонной печи, опытно-промышленное освоение которой находится в завершающей стадии.

Из сопоставления показателей безотходности двух различных установок, перерабатывающих одинаковую шихту в один и тот же технологический продукт, следует совпадение частных показателей материальной безотходности по

й вШ ЯПВ

шихте и питательной воде ИМ ? ИМ при существенном увеличении в циклонной установке суммарного показателя ЦМ в результате значительного снижения удельного расхода топлива. Имеется также некоторое повышение Ц м и

макс

УЦ за счет увеличения доли массы полезных продуктов (из-за меньшего уноса доли продувки).