Download pdf - Integrarea cogenerării în instalațiile tehnologice ... · Corina CHELMENCIUC Eficientizarea energetică a proceselor şi instalaţiilor de panificaţie prin integrarea cogenerării

Integrarea cogenerării în instalațiile tehnologice Integrarea cogenerării în instalațiile tehnologice ––

soluție inovativă de sporire a eficienței energeticesoluție inovativă de sporire a eficienței energetice

AutorAutor:: CCorinaorina CHELMENCIUCCHELMENCIUC

UNIVERSITATEA TEHNICĂ A MOLDOVEI

BucureștiBucurești,, 30 martie 201730 martie 2017 1

Eficientizarea energetică a proceselor şi instalaţiilor de panificaţie prin integrarea cogenerării Corina CHELMENCIUC

Este necesar de eficientizat consumul de Este necesar de eficientizat consumul de

energie în sectorul industrial?energie în sectorul industrial?

• Volumul producției industriale în Republica Moldova, în ultimul timp, practic e constant.

• Consumul de energie în sectorul industrial al ţării, datorită faptului că R. Moldova este agrară şi

aici lipsesc tehnologii industriale energofage de volum mare, este destul de modest – cca. 10 %

din consumul total pe ţară.

• Pentru R. Moldova, care este o ţară dependentă de importul de energie şi resurse energetice, iar

preţul acestora creşte permanent, diminuarea consumului de energie în orice sector al

economiei, reprezintă o măsură de ameliorare a situaţiei dificile în sectorul energetic al ţării.

• Reducerea impactului asupra mediului prin eficientizarea consumurilor de energie și resurse

energetice.

• În sectorul industrial al țării sunt rezerve mari de eficientizare energetică.

• Micşorarea consumurilor de energie, înseamnă şi un grad de poluare mai mic al mediului,

protecţia mediului fiind la momentul actual una din problemele stringente ale omenirii.

• Legea cu privire la eficiența energetică și Legea cu privire la energia termică și promovarea

cogenerării promovează utilizarea cogenerării de înaltă eficiență pentru eficientizarea

consumurilor energetice.

2


Avantajele utilizării cogenerării în industrieAvantajele utilizării cogenerării în industrie

• Multe întreprinderi industriale (mai ales cele din industria alimentară) funcţionează anul împrejur cu productivitatea practic constantă.

• Puţin variază şi sarcinile electrică şi termică.

• În majoritatea întreprinderilor există solicitări de energie termică și electrică.

• O instalaţie de cogenerare, în baza unui MAI, la aşa obiect poate funcţiona cu un coeficient mare de utilizare a puterii instalate.

• În cazul utilizării instalaţiilor de cogenerare rezultă o economie de combustibil, în comparaţie cu generarea separată a energiei electrice şi căldurii, de 25 - 40 %.

3


Soluţia clasică de producere a gazelor în cuptoare Soluţia clasică de producere a gazelor în cuptoare

4

Fig. 1. Schema de principiu a instalației clasice de panificație:

A – arzător; CA – camera de ardere; CAM – camera de amestecare;

V – ventilator; CC – camera de coacere.

Gaze

naturale

A

CA CAM V CC

Gaze recirculate

268 0C

800-2000 0C

450 0C

Aer

268 0C

Gaze evacuate


Conceptul Conceptul ““CogIntegrCogIntegr””

ConceptulConceptul CogIntegrCogIntegr - integrarea unei tehnologii de cogenerare, care utilizează în calitate de agent de lucru gazele de ardere, într-o instalație tehnologică, astfel încât, se va produce energie electrică, iar gazele de ardere evacuate din instalația generatoare vor fi utilizate în calitate de agent termic pentru efectuarea proceselor în instalația tehnologică.

Fig. 2. Schema bloc a conceptului CogIntegr

5

Conceptul CogIntegr

Tehnologii CogIntegr

MAI

ITG

Instalații CogIntegr cu MAI

Instalații CogIntegr cu ITG

Producătorul 1

Producătorul n

Producătorul 1

Producătorul n


Beneficiile Beneficiile și constrângerile aplicăriiși constrângerile aplicării

conceptului conceptului CogIntegrCogIntegr

6

• Beneficii: Sporirea eficienței energetice a proceselor cu gaze și a instalației

tehnologice în întregime.

Economie de combustibil utilizat.

Asigurarea autonomiei energetice parțiale sau totale a întreprinderii.

Economii financiare.

• Constrângeri:

Neadmiterea contactului direct dintre gaze și produsul în instalația tehnologică.

Necesitatea corespunderii parametrilor gazelor eșapate din instalația generatoare cu parametrii necesari ai agentului de lucru din instalația tehnologică.


Fig. 3. Schemele de principiu ale instalațiilor de Fig. 3. Schemele de principiu ale instalațiilor de panificaţiepanificaţie

de tip de tip CogIntegrCogIntegr cu MAIcu MAI

a) cu schimbător de căldură

b) fără schimbător de căldură

7


Schema de principiu a Instalației Schema de principiu a Instalației de cuptoare de cuptoare

de de tip tip CogIntegrCogIntegr cu cu ITGITG

8

Fig. 4. Schema de principiu a instalației de panificație de tip CogIntegr cu ITG:

K – compresor de aer; CA – cameră de ardere; TG – turbină cu gaze;

V – ventilator; CC – cameră de coacere.


Cuptorul de panificație PPP 3 54. 211- vederi de

ansamblu

9


EficiențEficiențeleele energeticenergeticee aalele procesului procesului de de obținere a obținere a

gazelgazelor or îîn n instalainstalațțiileiile de panificațiede panificație studiatestudiate

Instalația clasică Instalația de tip

CogIntegr cu MAI

Suma fluxurilor de energii

introduse în contur, kW 821,7 1578

Suma fluxurilor de energii

evacuate din contur, kW 677 1461

Pierderile de energii, % 18 7,4

Randamentul energetic al

procesului, % 82,0 92,6

10

10,6 %Randamentul energetic


Structura pierderilor de Structura pierderilor de exergieexergie în procesul de în procesul de obținere a obținere a

gazelor gazelor în instalațiile de panificație studiateîn instalațiile de panificație studiate

11

Tipul procesului ireversibil Instalația clasică Instalația de tip

CogIntegr cu MAI

Arderea combustibilului, % 32,1 21,8

Amestecarea gazelor, % 11,6 -

Schimb de căldură cu apa de răcire, % - 5,9

Schimb de căldură cu mediul ambiant, % 1,4 0,1

Laminarea gazelor, % 0,5 1,4

Evacuarea agentului de lucru, % - 1,9

Pierderi totale de exergie, % 45,4 31,1

14,3 %Pierderile de exergie


Eficiența energetică a instalațiilor de panificație studiateEficiența energetică a instalațiilor de panificație studiate

Instalația clasică Instalația de tip

CogIntegr cu MAI

Suma fluxurilor termice introduse în

instalație, kW 463 1157

Suma fluxurilor termice evacuate din

instalație, kW 440,7 1144,6

Pierderi de căldură, kW 61,1 56,5

Randamentul termic al instalației, % 38,9 43,5

Randamentul global, % - 76,3

Randamentul optimizat, % 53,6 82,2

12

4,6 %Randamentul termic


Rezultatele calculului fezabilității economice a Rezultatele calculului fezabilității economice a

proiectului investiționalproiectului investițional

13

CTA în scenariul de bază 13554 mii $

CTA în scenariul de proiect 12022,42 mii $

Economii nete actualizate pe durata de studiu 1531,58 mii $

Costul nivelat al energiei electrice produse de IC 0,080 $/kWh

Tariful nivelat al energiei electrice preluate din RIP 0,156 $/kWh

Costul nivelat al energiei termice 65,39 $/Gcal

SBCTA

SPCTA

EcNA

,W ICCNAE

WTNAE

,Q ICCNAE


Variația economiilor nete la modificarea capacității Variația economiilor nete la modificarea capacității

cuptorului de panificațiecuptorului de panificație

14

G, kg/h Pnom,W, kW isp, $/kWe Qge, kW Qr, kW EcNA, mii $ CNAEW,IC, $/kWh EcNA/I

Compania producătoare A

342 125 1200 135 139 2100,95 0,067 14,0

540 230 1100 185 264 1984,63 0,077 7,8

558 250 1100 196 254 1959,37 0,078 7,1

792 375 1000 273 451 1681,81 0,086 4,5

810 375 1000 273 451 1681,81 0,086 4,5

1458 750 900 509 688 1218,20 0,084 1,8

Compania producătoare B

450 192 1200 183 102 1756,59 0,071 7,6

684 300 1150 266 193 1774,02 0,071 5,1

900 380 1000 356 327 1531,58 0,080 4,0

954 380 1000 356 327 1531,58 0,080 4,0

972 380 1000 356 327 1531,58 0,080 4,0

1008 380 1000 356 327 1531,58 0,080 4,0

1296 600 900 457 525 1481,29 0,088 2,7

1782 800 800 618 771 1355,89 0,074 2,1

1944 992 800 673 548 977,51 0,082 1,2

Compania producătoare C

1080 505 900 397 452 1718,19 0,073 3,8

1134 505 900 397 452 1718,19 0,073 3,8


ConcluziiConcluzii

1. Integrarea cogenerării într-o instalație tehnologică, care utilizează în calitate de agent termic gazele de ardere, reduce ireversibilitatea termodinamică a procesului

de obținere a agentului de lucru, astfel sporind eficiența energetică a procesului respectiv și a instalației tehnologice în ansamblu.

2. Integrarea cogenerării în procesele tehnologice din domeniul industrial

îmbunătățește eficiența energetică a acestora, generând economii nete valoroase.

3. Conceptul CogIntegr de sporire a eficienței energetice și economice poate fi aplicat oricărui proces tehnologic industrial, în care în calitate de agent termic

sunt utilizate gazele de ardere.

4. Studiul economic efectuat în lucrare a demonstrat că aplicarea tehnologiilor CogIntegr în cadrul întreprinderilor de panificație va genera economii nete

actualizate valoroase și costuri nivelate ale energiilor produse foarte bune în comparație cu tariful nivelat al energiei preluate din rețeaua de interes public.

5. Se recomandă aplicarea tehnologiilor Cogintegr în procesele tehnologice ce

presupun utilizarea mai multor vectori energetici din cadrul întreprinderilor industriale, pentru a spori eficiența energetică a acestora și reducerii cheltuielilor

cu achiziția necesarului de energie pentru efectuarea proceselor de producție și întreținerea clădirilor.

15

Eficientizarea energetică a proceselor şi instalaţiilor de panificaţie prin integrarea cogenerării Corina CHELMENCIUC 16

Vă mulţumesc

pentru atenţie !