Оптимизација на системи за пареа

Системите за пареа се значаен извор на енергија кој се користи глобално (учествуваат до 30% во вкупната потрошувачка на енергија во индустријата) и актуелно, претставуваат клучен дел во повеќето индустриски процеси. Природно, оваа широка примена подразбира висока емисија на CO2, што бара внимание и стратегии за потенцијалните економски и енергетски заштеди, но и за намалување на емисиите на стакленички гасови. Енергетски-интензивниот индустриски сектор покажува потенцијал, меѓутоа ограничен, за намалување на неговиот придонес кон емисијата на стакленички гасови.

Еден од клучните аспекти во процесот на постигнување на целите на енергетската ефикасност е функционирањето на здрав систем кој континуирано ги снабдува крајните корисници со производ со константен квалитет. Се покажало дека системот за пареа има прилично големо влијание врз оперативниот режим на постројките. Тоа е најчесто така заради широката примена на системите за пареа во индустријата и особено заради нивната улога како високоефикасни извори на топлина. Друга предност е тоа што протокот на пареа низ системот може да биде контролиран и непотпомогнат од пумпи т.е. може лесно да се пренесува, има висок капацитет за загревање и специфична енергија. Потенцијалот за подобрување на енергетската ефикасност на системите за пареа е висок, меѓутоа, енергетската ефикасност како концепт сѐ уште наидува на одредени бариери, како што се отсуството (на можности) за мониторинг на трошковната ефективност на применетите мерки за подобрување. Ниската свесност за можностите за подобрување на системите од технички аспект може да доведе до несоодветна доверливост на дадениот систем. Даден систем може да биде во добра состојба, но тоа не значи дека функционира ефикасно и ефективно, а енергијата ниту е ефтина, ниту неограничена за да биде потрошена заради супоптимален начин на работење.

Вообичаениот систем за пареа (голем, среден или мал) опфаќа производство, дистрибуирање и искористување на пареата како продукт и потоа, исфрлање на кондензатот- резултат на загубената топлина, меѓутоа, без какво било дополнително истекување. Базирано на високата специфична енергија, пареата може да биде користена за механичка работа, топлина или во други процеси. Заради различните начини на употреба, опремата и системот заедно во голема мерка се разликуваат од капацитет до капацитет. Имајќи ја предвид разноликоста на системите кои актуелно се користат во Република Северна Македонија, прилагодени на специфичните потреби на постројките и останатите индустриски капацитети, изразено е неопходен индивидуален системски пристап кон процена на условите во кои работи системот. Овој системски пристап бара широко и детално познавање и разбирање на системот и не се базира на едноставна замена на неговите компонентите.

Анализата се прави преку воспоставување на оперативните параметри, детектирање на можните области за подобрување, а потоа е проследена со одредени мерки за оптимизација како што се минимизирање на вишокот воздух, опрема за рекуперација на топлината, чистење на површините на бојлерот за пренос на топлина, подобрување на третманот на вода, поправање на истекувањата на пареа, изолирање на пареата од линиите кои не се користат итн. Со цел намалување на трошоците преку оптимизација на системите за пареа, треба да се спроведува континуиран мониторинг на процесот пред и после воведувањето на мерките, за да се откријат можните области за подобрување како и за да се обезбеди системот да функционира во најдобрата можна конфикгурација после воведувањето на промените.

Многу програми и претпријатија нудат оптимизација на енергетските системи. Актуелно, во Северна Македонија, слично на Програмата за оптимизација на системите за компримиран воздух на UNIDO, Програмата за оптимизација на системите за пареа на UNIDO (анг.  UNIDOs Steam Systems Optimization (SSO) Programme) се состои од три елементи – експертска обука, корисничка обука и работилница за снабдувачи на опрема. Корисничката обука е насочена кон инженерите и останатиот персонал во индустриските капацитети, снабдувачи со опрема и даватели на услуги. Експертската обука е насочена кон национални експерти за енергетска ефикасност, даватели на услуги, снабдувачи со опрема и инженери во индустријата, обезбедувајќи ги со детални технички познавања за подобрување на системите за пареа. Работилницата за снабдувачи e насочена кон локалните трговци, снабдувачи и производители на опрема. Работилницата е замислена да ги воведе овие клучни играчи на пазарот на услуги и техники од областа на оптимизација на системите за пареа.

Подолу се наведени некои од најдобрите практики. Овие најдобри практики се извадок од Прирачникот за експертска обука за оптимизација на системи за пареа во индустријата на UNIDO, авторство на Ријаз Папар (Riyaz Papar, P.E., CEM), Грег Харел (Greg Harrell, Ph.D.), Вен Венкатесан (P.E. Ven Venkatesan, P.E., CEM) и други лица, претпријатија и индустриски капацитети, владини агенции и програми кои дале значаен придонес и средства, време и напор во развојот на Прирачникот за обука.

Можности за оптимизација во областа на производство на пареа и најдобри практики

  • Минимизирање на вишокот воздух во процесот на согорување
  • Инсталирање опрема за искористување на топлината
  • Чистење на топлоизменувачките површините на котелот
  • Подобрување на подготовката на водата
  • Инсталирање автоматски систем за контрола на отсолувањето кај котелот
  • Искористување на енергијата од водата што се испушта при отсолување на котелот
  • Поставување/поправка на изолацијата кај котелот
  • Поставување/обновување/поправка на изолацијата кај котелот
  • Намалување на бројот на работни котли
  • Испитување на можноста за промена на горивото
  • Оптимизирање на работата на деаераторот

Можности и најдобри практики за оптимизација во областа на дистрибуција на пареа

  • Поправка на истекувањата на пареа
  • Минимизирање на загубата на пареа од вентилите (како оддишок)
  • Обезбедување добра изолација на цевководите, вентилите, ‘фитинзите’ и садовите од опремата
  • Изолирање на пареата од линиите кои не се користат
  • Минимизирање на протокот низ станиците за намалување на притисокот
  • Намалување на падот на притисок во пароводите
  • Дренирање/одлевање на кондензатот од распределителите на пареа

Можности и најдобри практики за оптимизација во областа на крајните корисници на пареа

Исклучително е тешко да се опфатат крајните корисници кои се специфични за индустриските процеси и постројки. Интеграцијата на процесите и искористливоста води до севкупна оптимизација на енергетскиот систем во постројката, а придобивките сe далекусежни. Во класичната конфигурација, главните стратегии за оптимизација на пареата кај крајните корисници се:

  • Отстранување или намалување на количеството пареа кое се користи во процесот
  • Подобрување на ефикасноста на процесот и отстранување на несоодветната употреба на пареа
  • Користење пареа на што е можно понизок притисок, што би овозможило производство на електрична енергија
  • Целосно или делумно пренесување на потребите за пареа на извор на отпадна топлина
  • Користење нископритисна (или отпадна) пареа за задоволување на барањата на процесот кој инаку би користел пареа со многу повисок притисок.

Можности и најдобри практики за оптимизација во областа на искористување на кондензатот

  • Воведување на програма за ефективно управување со системот на одвојувачи на кондензат и програма за нивно одржување
  • Искористување на што е можно повеќе од расположливиот кондензат
  • Искористување на топлината од кондензатот при највисока можна топлинска енергија
  • Искористување на високопритисен кондензат за добивање на нископритисна пареа

Можности и најдобри практики за оптимизација во областа на комбинираното производство на електрична енергија и топлина

Можностите за оптимизација во областа на комбинираното производство на електрична енергија и топлина во парно-кондензните индустриски системи речиси секогаш се потпираат на познавањето на економските придобивки од модификацијата на работењето на парните турбини. Во индустриските примени на комбинираното производство на електрична енергија и топлина се среќаваат две главни конфигурации на турбините и тие опфаќаат:

  • Противпритисни турбини
  • Кондензациски турбини