Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

“Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων” 10ο Εξάμηνο – Κωδικός Μαθήματος 245 Δρ Γεώργιος Σκόδρας Επίκουρος Καθηγητής.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "“Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων” 10ο Εξάμηνο – Κωδικός Μαθήματος 245 Δρ Γεώργιος Σκόδρας Επίκουρος Καθηγητής."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 “Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων” 10ο Εξάμηνο – Κωδικός Μαθήματος 245 Δρ Γεώργιος Σκόδρας Επίκουρος Καθηγητής Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Εξοικονόμηση ενέργειας σε συστήματα μεταφοράς θερμότητας

2 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ  Επιλογή συστήματος μεταφοράς θερμότητας  Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Σχηματισμός πάγου Διάβρωση, αποθέσεις Κατεργασία νερού Διαχείριση νερού στη Χημική Βιομηχανία  Ατμός Το σύστημα ατμοπαραγωγής Αρχές λειτουργίας και απόδοση ατμολέβητα Περιορισμός απωλειών Επίδραση της επεξεργασίας του νερού τροφοδοσίας λεβήτων στην οικονομία καυσίμων

3 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων  Συστήματα διανομής ατμού Βασικές αρχές Απομάκρυνση συμπυκνώματος - Ατμοπαγίδες Απώλειες κατά την εκτόνωση ατμού, θερμικές απώλειες και απώλειες από διαρροές κατά τη διανομή ατμού Εξοικονόμηση ενέργειας από την αξιοποίηση των συμπυκνωμάτων Γενικές οδηγίες για την εφαρμογή ενός προγράμματος εκοικονόμησης ενέργειας σε κύκλωμα ατμού ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

4 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα μεταφοράς θερμότητας Στη βιομηχανία, τις περισσότερες φορές δεν είναι πρακτικά εφικτό ή οικονομικά συμφέρον να παράγουμε θερμότητα με καύση σε όλα τα σημεία των εγκαταστάσεων που τη χρειάζονται. Η επιλογή του τρόπου θέρμανσης, με απ’ ευθείας καύση ή με θερμαντικό μέσο όπως π.χ. ο ατμός, εξαρτάται από τις απαιτήσεις της διεργασίας. Είναι προφανές ότι η ενεργειακή απόδοση είναι μικρότερη όταν η ενέργεια μεταφέρεται σε δυο στάδια: από την πηγή στο ενδιάμεσο υλικό και από αυτό στη διεργασία. Παράλληλα όμως, βελτιώνεται η ασφάλεια, η λειτουργικότητα και συχνά και το κόστος των εγκαταστάσεων. Το βέλτιστο σχήμα επιλέγεται μετά από τεχνικοοικονομική ανάλυση.

5 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Επιλογή συστήματος μεταφοράς θερμότητας Για την επιλογή του συστήματος μεταφοράς θερμότητας πρέπει να ληφθούν υπόψη χαρακτηριστικά, πολλές φορές αλληλοσυγκρουόμενα, τα οποία επηρεάζουν το κόστος επένδυσης, το κόστος λειτουργίας και το κόστος συντήρησης. Για παράδειγμα, υψηλή πίεση λειτουργίας   του κόστους εγκατάστασης, μεγάλο ιξώδες   του κόστους για την κυκλοφορία του ρευστού, τάση για δημιουργία αποθέσεων  υψηλό κόστος συντήρησης, κλπ

6 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Για να είναι ένα υλικό κατάλληλο ως μέσο μεταφοράς θερμότητας, πρέπει να έχει τα εξής χαρακτηριστικά: 1.Μικρό κόστος 2.Μικρή τοξικότητα, μικρές περιβαλλοντικές επιπτώσεις 3.Χαμηλή διαβρωτικότητα 4.Χημική σταθερότητα στην περιοχή θερμοκρασιών, που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί (να μην διασπάται) 5.Χημική αδράνεια (να μην αντιδρά εύκολα), ασφάλεια στη φωτιά (να μην αναφλέγεται και να μην δημιουργεί επικίνδυνα προϊόντα αντιδράσεων σε υψηλές θερμοκρασίες) 6.Καλές ιδιότητες μεταφοράς, δηλ. μεγάλη θερμική αγωγιμότητα, μεγάλη θερμοχωρητικότητα και μικρό ιξώδες. Η αγωγιμότητα και θερμοχωρητικότητα επηρεάζουν το συντελεστή μεταφοράς θερμότητας και επομένως και και την απαιτούμενη επιφάνεια εναλλαγής, ενώ το ιξώδες επιδρά στο κόστος διακίνησης του ρευστού. Επιλογή συστήματος μεταφοράς θερμότητας

7 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Με βάση τη διεργασία μεταφοράς, τα συστήματα μεταφοράς θερμότητας μπορούν να ταξινομηθούν σε δυο βασικές κατηγορίες: Συστήματα με αλλαγή φάσης Συστήματα χωρίς αλλαγή φάσης Τα συστήματα αλλαγής φάσης είναι κυρίως συστήματα υγρού / ατμού, δηλ. εκμεταλλεύονται τη λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης / συμπύκνωσης του μέσου μεταφοράς θερμότητας. Έχουν το πλεονέκτημα ότι επιτυγχάνουν υψηλό συντελεστή μεταφοράς θερμότητας άρα απαιτείται μικρότερη επιφάνεια εναλλαγής. Επιπλέον, επειδή η μεταβολή ενθαλπίας ανά μονάδα μάζας είναι μεγάλη, η διακινούμενη μάζα για δεδομένο φορτίο είναι σχετικά μικρή. Στα συστήματα χωρίς αλλαγή φάσης, το μέσο μεταφοράς θερμότητας είναι κυρίως υγρό ή αέριο. Σπάνια χρησιμοποιούνται στερεά, π.χ. μεταφορά θερμότητας σε ρευστοποιημένες κλίνες. Επιλογή συστήματος μεταφοράς θερμότητας

8 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Μεταβολή θερμοκρασίας κατά μήκος εναλλάκτη (α) μέσο θέρμανσης με αλλαγή φάσης, (β) μέσο θέρμανσης χωρίς αλλαγή φάσης Επιλογή συστήματος μεταφοράς θερμότητας Για την καλύτερη εκμετάλλευση της ενέργειας η διαφορά θερμοκρασίας θερμού-ψυχρού ρεύματος συμφέρει να είναι κατά το δυνατόν ίδια καθ΄όλο το μήκος του εναλλάκτη. Στα συστήματα με αλλαγή φάσης η θερμοκρασία παραμένει σταθερή και επομένως πλεονεκτούν όταν η θερμοκρασία του θερμαινόμενου ρευστού δεν μεταβάλλεται σημαντικά μεταξύ εισόδου και εξόδου. Όταν η θερμοκρασία μεταβάλλεται, και ιδίως όταν στην έξοδο πλησιάζει πολύ τη θερμοκρασία του μέσου θέρμανσης, απαιτείται μεγάλη επιφάνεια εναλλαγής που κάνει το σύστημα αντιοικονομικό.

9 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Επιλογή συστήματος μεταφοράς θερμότητας Τα συστήματα μεταφοράς θερμότητας έχουν εφαρμογή και για την ψύξη των διεργασιών. Κυριότερο μέσο μεταφοράς θερμότητας είναι το νερό ψύξης. Με βάση τη θερμοκρασία, τα υλικά που χρησιμοποιούνται ως φορείς ενέργειας μπορούν να ταξινομηθούν στις κατηγορίες: Κρυογενικάκάτω των -100 ο C Χαμηλών θερμοκρασιώνμεταξύ -100 ο C και 100 ο C Μέσων θερμοκρασιώνμεταξύ 100 ο C και 500 ο C Υψηλών θερμοκρασιώνάνω των 500 ο C

10 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Επιλογή συστήματος μεταφοράς θερμότητας Κρυογενικά υλικά χαρακτηρίζονται αυτά των οποίων το σημείο βρασμού υπό ατμοσφαιρική πίεση είναι κάτω των -160 ο C (110Κ). Τα ευρύτερα κρυογενικά ρευστά (ξεκινώντας από τις χαμηλότερες θερμοκρασίες) είναι το ήλιο, το υδρογόνο, το νέον, το άζωτο, το οξυγόνο, ο αέρας και το αργό. Άλλα ρευστά όπως το μεθάνιο, βρίσκουν εφαρμογή σε υψηλότερες θερμοκρασίες, άνω των -160 ο C. Το ήλιο είναι το κυριότερο μέσο ψύξης σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (ξεκινώντας από 1Κ), π.χ. σε κλειστά συστήματα ψύξης χαμηλών θερμοκρασιών, σε εφαρμογές υπεραγωγών κλπ. Σε κάπως υψηλότερες θερμοκρασίες (άνω των 63 Κ) χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον υγρό άζωτο το οποίο είναι ένα διαδεδομένο, φθηνό προϊόν (περίπου 10 φορές φθηνότερο από το ήλιο) παραγόμενο σε βιομηχανική κλίμακα με υγροποίηση του αέρα.

11 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Επιλογή συστήματος μεταφοράς θερμότητας Κυριότερες κατηγορίες συστημάτων μεταφοράς θερμότητας

12 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Επιλογή συστήματος μεταφοράς θερμότητας

13 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Επιλογή συστήματος μεταφοράς θερμότητας Στην περιοχή των χαμηλών θερμοκρασιών (-100 έως 100 ο C) τα πιο διαδεδομένα μέσα μεταφοράς θερμότητας είναι οι αλογονομένοι υδρογονάνθρακες (φρέον), η αμμωνία, το διοξείδιο του άνθρακα, το νερό (και τα υδατικά διαλύματα) και ο αέρας. Στην περιοχή των μέσων θερμοκρασιών (100 έως 500 ο C) ο υδρατμός κυριαρχεί ως μέσο μεταφοράς θερμότητας. Συστήματα θέρμανσης με οργανικά ρευστά και ορυκτέλαια βρίσκουν αρκετές εφαρμογές στην ίδια περιοχή θερμοκρασιών. Στην περιοχή των υψηλών θερμοκρασιών η θέρμανση γίνεται σχεδόν αποκλειστικά με απ’ ευθείας καύση. Στην περίπτωση αυτή, τα καυσαέρια που είναι μίγμα αέρα με τα προϊόντα καύσης είναι το μέσο μεταφοράς θερμότητας για θέρμανση και ψύξη καλύπτοντας όλο το εύρος θερμοκρασιών, από την κρυογενική περιοχή ως τις υψηλές θερμοκρασίες. Τη μεγαλύτερη σημασία στη χημική βιομηχανία έχει το νερό, τόσο σε μορφή ατμού για θέρμανση όσο και σε υγρή μορφή για ψύξη και θέρμανση.

14 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Το νερό είναι ιδανικό μέσο μεταφοράς καθώς συγκεντρώνει όλες τις επιθυμητές ιδιότητες (μικρό κόστος, μη τοξικότητα και ελάχιστες περιβαλλοντικές επιπτώσεις, καλή χημική σταθερότητα και ασφάλεια, καλές θερμοφυσικές ιδιότητες). Γι’ αυτό χρησιμοποιείται ευρύτατα για ψύξη και θέρμανση στην περιοχή 0 ο C έως 100 ο C. Υδατικά διαλύματα γλυκόλης ή άλλων αλκοολών δίνουν τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί σε θερμοκρασίες κάτω των 0 ο C ενώ εξασφαλίζουν το σύστημα από παγοποίηση του νερού σε περίπτωση διακοπής λειτουργίας. Το νερό ως υγρό υπό πίεση χρησιμοποιείται επίσης σε θερμοκρασίες άνω των 100 ο C και μέχρι περίπου τους 180 ο C (αντιστοιχεί σε πίεση 10 bar). Όσο όμως  η θερμοκρασία,  η πίεση και   το κόστος εξοπλισμού (εναλλακτών, σωληνώσεων κλπ). Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας έχει κάποια χαρακτηριστικά που δημιουργούν προβλήματα, όπως ο σχηματισμός πάγου, η διάβρωση και οι αποθέσεις.

15 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Σχηματισμός πάγου Κατά τη διακοπή λειτουργίας, το νερό που παραμένει στα μηχανήματα και τις σωληνώσεις μπορεί να παγώσει αν εκτεθεί σε περιβάλλον κάτω των 0 ο C. Με την παγοποίηση, το νερό διαστέλλεται και σπάει τις σωληνώσεις και τα μηχανήματα όπου έχει εγκλωβιστεί. Το πρόβλημα αυτό αντιμετωπίζεται:  Με πρόβλεψη κατά το σχεδιασμό σημείων εκκένωσης όλων των μηχανημάτων και του δικτύου.  Με χρησιμοποίηση αντιπηκτικών ουσιών που κατεβάζουν το σημείο πήξης του νερού.  Με μόνωση των γραμμών διανομής ή/και θέρμανση του δικτύου με ηλεκτρικό ρεύμα ή ατμό.

16 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Διάβρωση Το νερό λόγω της αγωγιμότητάς του διαβρώνει τα μέταλλα και ιδιαίτερα το σίδηρο. Χαλκός, αλουμίνιο και ανοξείδωτος χάλυβας σχηματίζουν προστατευτικό στρώμα οξειδίου που παρεμποδίζει περαιτέρω διάβρωση. Οι αντιδράσεις οξείδωσης που λαμβάνουν χώρα είναι: Ανοδική:2Fe  2Fe e – Καθοδική:O 2 + 2H 2 O + 4e –  4OH – 2Fe OH – + 1/2O 2  Fe 2 O 3 + 2H 2 O Η διαβρωτική δράση του νερού εξαρτάται από τους εξής παράγοντες: pH, Θερμοκρασία, Διαλυμένα αέρια (Ο 2, CO 2, Cl 2 ), Διαλυμένα άλατα, Μηχανική καταπόνηση

17 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Διάβρωση - pH Το pH είναι το κυριότερο και απλούστερο μέσο ελέγχου της διάβρωσης. Όξινα διαλύματα, ιδιαίτερα όταν υπάρχει και οξυγόνο, διαλύουν το προστατευτικό στρώμα οξειδίου που σχηματίζεται στην επιφάνεια του μετάλλου επιταχύνοντας την αντίδραση οξείδωσης. Για τον περιορισμό της διαβρωτικής δράσης το pH του νερού διατηρείται συνήθως σε επίπεδα άνω του 6,5. Σε κλειστά συστήματα ψύξης που χρησιμοποιούν κατεργασμένο νερό το pH ρυθμίζεται στο 9 ενώ σε συστήματα ατμού στο 11. Ταυτόχρονα, τo pH επιδρά και στο σχηματισμό των αποθέσεων και μάλιστα στην αντίθετη κατεύθυνση. Όταν το νερό περιέχει άλατα, η  του pH υποβοηθάει το σχηματισμό αποθέσεων που ελαττώνουν το ρυθμό μεταφοράς θερμότητας. Γι’ αυτό πρέπει να βρεθεί η βέλτιστη τιμή του pH που ελαχιστοποιεί τις δυσμενείς επιπτώσεις τόσο της διάβρωσης όσο και των αποθέσεων. Η επιλογή εξαρτάται από παράγοντες όπως : το υλικό κατασκευής μηχανημάτων και δικτύου, τη χρήση (ψύξη ή θέρμανση, ανοιχτό ή κλειστό σύστημα κλπ) και την κατεργασία του νερού.

18 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Διάβρωση - Θερμοκρασία Η θερμοκρασία επιδρά με δυο αντίθετους τρόπους στο ρυθμό της διάβρωσης. Με την  της θερμοκρασίας αφενός μεν  η διαλυτότητα του οξυγόνου αλλά παράλληλα  η κινητικότητα των ιόντων και υποβοηθείται τόσο η διάχυση όσο και οι αντιδράσεις οξείδωσης. Αν το σύστημα είναι ανοιχτό ώστε να είναι δυνατή η απομάκρυνση του οξυγόνου που εκλύεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, η διαβρωτική δράση παρουσιάζει μέγιστο γύρω στους 80 ο C. Αν το σύστημα είναι κλειστό και το οξυγόνο δεν μπορεί να απομακρυνθεί, η διαβρωτικότητα αυξάνει περίπου γραμμικά με τη θερμοκρασία.

19 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Διάβρωση – Διαλυμένα αέρια Το O 2 έχει δυσμενή επίδραση στη διάβρωση του σιδήρου αλλά στο χαλκό και το αλουμίνιο υποβοηθάει στη δημιουργία προστατευτικού στρώματος σκληρού οξειδίου (Cu 2 O, Al 2 O 3 ). Το ίδιο συμβαίνει και στον ανοξείδωτο χάλυβα όπου σχηματίζεται προστατευτκό στρώμα γ-Fe 2 O 3. To CO 2  το pH του νερού και  τη διαβρωτική του δράση. Το CO 2 διαλύεται στο νερό από τον ατμοσφαιρικό αέρα αλλά κατά κύριο λόγο δημιουργείται, κυρίως στον ατμό, από διάσπαση των όξινων ανθρακικών αλάτων με τη θέρμανση. Γι’ αυτό, το πρόβλημα εμφανίζεται εντονότερο στα συμπυκνώματα ατμού. Το Cl 2 σε διάλυμα δημιουργεί υποχλωριώδες οξύ το οποίο επίσης  το pH. Το χλώριο προστίθεται στο νερό ψύξης για βιολογικό έλεγχο. Αν το pH διατηρείται πάνω από 7,5, η προσθήκη χλωρίου δεν επηρεάζει τη διάβρωση του σιδήρου αλλά  τη διάβρωση του χαλκού και των κραμάτων του.

20 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Διάβρωση – Διαλυμένα άλατα Γενικά, η  της συγκέντρωσης ιόντων   της αγωγιμότητας του νερού επιτείνοντας τη δημιουργία γαλβανικών ρευμάτων και τη διάβρωση. Παράλληλα, όμως η παρουσία κάποιων ιόντων όπως ασβεστίου και μανγησίου επιβραδύνουν την αντίδραση. Για παράδειγμα, Για το ίδιο pH, μαλακό νερό με μικρή περιεκτικότητα σε ασβέστιο είναι πιο διαβρωτικό από σκληρό νερό που έχει μεγάλη περιεκτικότητα σε ασβέστιο. Για την αποφυγή των αποθέσεων, μειώνεται το pH του νερού με μεγάλη περιεκτικότητα σε ασβέστιο. Οι αποθέσεις ανθρακικών αλάτων βοηθούν τη διάβρωση ενώ αντίθετα οι αποθέσεις πυριτικών και θειούχων ενώσεων δημιουργούν σκληρό αδιαπέραστο στρώμα που προστατεύει το μέταλλο.

21 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Διάβρωση – Μηχανική καταπόνηση Η μηχανική καταπόνηση του μετάλλου επιτείνει γενικά τη διάβρωση. Το ίδιο συμβαίνει και με τη μηχανική φθορά των επιφανειών που προκαλείται από πρόσκρουση σωματιδίων ή/και σταγόνων σε περιοχές όπου υπάρχει έντονα τυρβώδης ροή. Ένα είδος μηχανικής φθοράς είναι και η σπηλαίωση που εμφανίζεται στην αναρρόφηση των αντλιών και οφείλεται στο σχηματισμό και την καταστροφή φυσαλίδων ατμού σε υγρό που βρίσκεται κοντά σε συνθήκες κορεσμού καθώς μεταβάλλεται η πίεση. Τα σημεία που έχουν προσβληθεί υφίστανται ευκολότερα διάβρωση.

22 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Διάβρωση Το πρόβλημα της διάβρωσης αντιμετωπίζεται με διαφορετικές προσεγγίσεις και συγκεκριμένα με:  Χρήση υλικών που είναι ανθεκτικά στη διάβρωση  Χρήση προστατευτικών επιστρωμάτων (χρώματα, ρητίνες κλπ)  Καθοδική προστασία  Κατεργασία νερού (διήθηση, αποσκλήρυνση κλπ)

23 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Αποθέσεις Οι αποθέσεις που δημιουργούνται στους εναλλάκτες παρουσιάζουν πρόσθετη αντίσταση μειώνοντας το ρυθμό μεταφοράς θερμότητας και συνεπώς και την απόδοση του εναλλάκτη. Παράλληλα, αποφράσσουν τους αυλούς με αποτέλεσμα να απαιτείται μεγαλύτερη ισχύς στις αντλίες κυκλοφορίας του νερού. Οι αποθέσεις δημιουργούνται από:  Στερεά αιωρήματα  Άλατα που υπάρχουν αρχικά σε διάλυση και φθάνουν σε κορεσμένη κατάσταση κατά τη λειτουργία (π.χ. λόγω θέρμανσης, ψύξης ή εξάτμισης)  Ουσίες που διαλύονται ή δημιουργούνται λόγω αντιδράσεων κατά τη λειτουργία (π.χ. άλατα σιδήρου από διάβρωση)

24 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Χημικές Αποθέσεις Χημικές αποθέσεις από σκληρά αδιάλυτα άλατα ή/και οξείδια μετάλλων δημιουργούνται στις επιφάνειες εναλλαγής και σε μικρότερο βαθμό στις σωληνώσεις κυκλοφορίας του νερού. Το είδος, η θέση και ο ρυθμός σχηματισμού των αποθέσεων εξαρτάται από παράγοντες όπως  η ποιότητα του νερού  το pH  η θερμοκρασία  οι συνθήκες ροής

25 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Αποθέσεις Οι κατηγορίες χημικών αποθέσεων είναι:  Ανθρακικά άλατα  Θειούχα και θειϊκά άλατα  Οξείδιο του πυριτίου και πυριτικά άλατα Το πιο κοινό είδος αποθέσεων είναι οι αποθέσεις ανθρακικού ασβεστίου που προέρχονται από τη διάσπαση του όξινου ανθρακικού ασβεστίου με τη θέρμανση. Το CaCO 3 αποτίθεται κατά προτίμηση στις θερμές επιφάνειες. Οι χημικές αποθέσεις παρεμποδίζονται με την προσθήκη οξέος (θειϊκό, υδροχλωρικό). Εκτός των χημικών αποθέσεων, στις επιφάνειες των εναλλακτών, ιδίως στα σημεία όπου η ταχύτητα ροής είναι μικρή, αποτίθενται αδιάλυτα υλικά που βρίσκονται στο νερό ως αιωρήματα. Επιπλέον, υπάρχουν και οι βιολογικές αποθέσεις που εμφανίζονται στο νερό ψύξης όπου οι ήπιες θερμοκρασίες (30 ο C-50 ο C) είναι ιδανικές για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών.

26 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Αποθέσεις Τα μέτρα που λαμβάνονται για την αντιμετώπιση του προβλήματος των αποθέσεων είναι:  Προληπτικά μέτρα για την αποφυγή δημιουργίας αποθέσεων. Σε αυτά περιλαμβάνεται η κατεργασία του νερού για την απομάκρυνση των ουσιών που σχηματίζουν αποθέσεις, η προσθήκη χημικών παρεμποδιστών (κυρίως φωσφορικών ενώσεων), ο έλεγχος του pH κλπ  Έλεγχος των αποθέσεων κατά τη διάρκεια της διεργασίας, όπως για παράδειγμα με πρόβλεψη δεξαμενών διαύγασης και καθίζησης, με χρήση φίλτρων, με συνεχή ροή, επαρκή ταχύτητα ροής (π.χ. για ροή νερού σε αγωγούς συνίσταται ταχύτητα άνω του 1m/s) κλπ  Καθαρισμός των αποθέσεων μετά το σχηματισμό τους

27 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Κατεργασία νερού Η διαδικασία κατεργασίας του νερού συνίσταται στην: Απομάκρυνση των στερεών αιωρημάτων (διήθηση) Απομάκρυνση των διαλυμένων αλάτων που μετατρέπονται σε αδιάλυτα κατά τη χρήση δημιουργώντας αποθέσεις (αποσκλήρυνση) Απομάκρυνση των αερίων Ρύθμιση του pH και την προσθήκη ειδικών ουσιών που επιβραδύνουν τη διάβρωση και παρεμποδίζουν τις αποθέσεις

28 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Κατεργασία νερού Η διαδικασία κατεργασίας που επιλέγεται εξαρτάται από την ποιότητα του διαθέσιμου νερού και τις απαιτήσεις της συγκεκριμένης χρήσης. Οι δυο συνηθέστερες χρήσεις στη βιομηχανία είναι το νερό τροφοδοσίας λεβήτων και το νερό ψύξης. Αυστηρότερες είναι οι προδιαγραφές για το νερό τροφοδοσίας λεβήτων, όπου λόγω της συνεχούς απομάκρυνσης του καθαρού νερού με την εξάτμιση, αυξάνει η περιεκτικότητα του υγρού που απομένει σε άλατα. Για το νερό ψύξης, οι απαιτήσεις εξαρτώνται από το σύστημα που έχει επιλεγεί. Για παράδειγμα, στα συστήματα μίας διόδου, όπου το νερό απορρίπτεται μετά τη χρήση, αρκεί η τοποθέτηση φίλτρων στην αναρρόφηση της αντλίας για τη συγκράτηση των στερεών και η προσθήκη χλωρίου για τον έλεγχο των βιολογικών αποθέσεων. Αντίθετα, στα ανοιχτά συστήματα ανακυκλοφορίας, όπου η ψύξη του νερού γίνεται στον πύργο ψύξης, η καλή κατεργασία του νερού αναπλήρωσης (για αναπλήρωση του νερού που εξατμίζεται και του νερού που απομακρύνεται για τον έλεγχο των αλάτων) έχει μεγάλη σημασία για την καλή λειτουργία του συστήματος ψύξης.

29 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Κατεργασία νερού - Αποσκλήρυνση Η κύρια φάση της κατεργασίας είναι η απομάκρυνση των διαλυμένων αλάτων και κυρίως του όξινου ανθρακικού ασβεστίου (παροδική σκληρότητα). Η απομάκρυνση των διαλυμένων αλάτων γίνεται με  Χημική κατεργασία  Εναλλαγή ιόντων

30 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Χημική κατεργασία: Προσθήκη αλκάλεως (ασβέστη και σόδας ή καυστικού νατρίου) για την καταβύθιση του όξινου ανθρακικού ασβεστίου ως CaCO 3 και του μαγνησίου ως Mg(ΟΗ) 2. Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι είναι η εν ψυχρώ και η εν θερμώ κατεργασία με ασβέστη (Ca(ΟΗ) 2 ). Η δεύτερη είναι κατάλληλη για την απομάκρυνση του μαγνησίου και των πυριτικών. Τη χημική κατεργασία ακολουθεί συνήθως κροκίδωση με τη βοήθεια κροκιδωτικών όπως Alum και πολυηλεκτρολύτες και απομάκρυνση των στερεών με διήθηση. Μετά την κατεργασία αυτή παραμένει μια ποσότητα (25-50 ppm) CaCO 3 εν διαλύσει στο νερό. Αν απαιτείται καθαρότερο νερό γίνεται περαιτέρω κατεργασία με φωσφορικό νάτριο ή με ρητίνες εναλλαγής ιόντων.

31 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Εναλλαγή ιόντων: Το νερό διοχετεύεται μέσω ρητινών όπου ανταλλάσσονται είτε κατιόντα (το ασβέστιο και μαγνήσιο του υδατικού διαλύματος αντικαθίσταται από νάτριο) είτε ανιόντα (ανθρακικά, θειικά και πυριτικά αντικαθίστανται από ιόντα χλωρίου). Χρησιμοποιούνται διάφορες διαδικασίες και συνδυασμοί διατάξεων ανάλογα με το μέγεθος της εγκατάστασης και την ποιότητα του τροφοδοτούμενου και παραλαμβανόμενου νερού. Μπορεί π.χ. απλώς να αντικατασταθούν τα ιόντα ασβεστίου από ιόντα νατρίου(ζεόλιθος νατρίου), να απομακρυνθούν πλήρως τα κατιόντα (ζεόλιθος νατρίου/υδρογόνου) ή να γίνει πλήρης απιονισμός με απομάκρυνση κατιόντων και ανιόντων (μικτές ρητίνες). Συνδυάζεται συχνά με προκαταρκτική χημική κατεργασία.

32 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας ΔιεργασίαΘολερό τητα Ολικά διαλυμ. στερεά Σκληρό τητα SiO 2 Αλκαλικά Ψυχρή κατεργασία με Ca(OH) 2  Θερμή κατεργασία με Ca(OH) 2  Διαύγαση  Διήθηση  Κατεργασία με Ζεόλιθο Νατρίου  Κατεργασία με Ζεόλιθο Υδρογόνου  Απιονισμός  Επιλογή μεθόδου κατεργασίας νερού για την απομάκρυνση των αντίστοιχων προσμίξεων

33 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Απαέρωση Η απαέρωση του νερού, δηλ. η απομάκρυνση των εν διαλύσει αερίων και κυρίως του οξυγόνου, επιτυγχάνεται είτε με τη δημιουργία κενού είτε με διοχέτευση ατμού έκπλυσης. Μέρος του ατμού βγαίνει από την κορυφή του δοχείου έκπλυσης συμπαρασύροντας τα αέρια ενώ το μεγαλύτερο μέρος συμπυκνώνεται αυξάνοντας τη θερμοκρασία ώστε να απομακρύνονται ευκολότερα τα αέρια. Η απαέρωση είναι ιδιαίτερα σημαντική για το νερό τροφοδοσίας λεβήτων. Τόσο το νερό συμπλήρωσης όσο και το συμπύκνωμα που επιστρέφει πρέπει απαραίτητα να περάσει από τον θερμαντήρα-απαερωτή πριν την είσοδο του στο λέβητα. Συνήθως μετά την απαέρωση προστίθενται, ιδίως στους λέβητες υψηλής πίεσης, χημικά πρόσθετα για την πλήρη δέσμευση του οξυγόνου.

34 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Προσθήκη βελτιωτικών Μετά την απομάκρυνση των αλάτων και των αερίων προστίθενται στο νερό, ανάλογα με τη χρήση του, ουσίες βελτιωτικές των ιδιοτήτων του και συγκεκριμένα:  Ρυθμίζεται το ρΗ  Προστίθενται ουσίες που επιβραδύνουν τη διάβρωση (καθοδικοί επιβραδυντές που εμποδίζουν το σχηματισμό υδροξυλιόντων από O 2 και νερό είναι αμίνες και οργανικές θειούχες ενώσεις, ανοδικοί επιβραδυντές που εμποδίζουν την αντίδραση σχηματισμού ιόντων του μετάλλου είναι χρωμικές, φωσφορικές και πυριτικές ενώσεις) ή/και παρεμποδίζουν τις αποθέσεις (π.χ. φωσφορικά άλατα για την προστασία του λέβητα από το σχηματισμό λεβητόλιθου)  Στο νερό ψύξης προστίθεται χλώριο (χλωρίνη) ή άλλο οξειδωτικό μέσο για τον έλεγχο ανάπτυξης των μικροοργανισμών  Στο νερό τροφοδοσίας λεβήτων προστίθενται ουσίες που δεσμεύουν τα τελευταία ίχνη οξυγόνου όπως η υδραζίνη (Ν 2 Η 4 )

35 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Εναλλακτικές διαδικασίες κατεργασίας νερού τροφοδοσίας λέβητα

36 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Διαδικασίες κατεργασίας νερού ψύξης σε ανοιχτό σύστημα ανακυκλοφορίας (με πύργο ψύξης) Για το νερό ψύξης οι προδιαγραφές δεν είναι ιδιαίτερα αυστηρές, γι΄αυτό δεν έχουν συμπεριληφθεί οι διεργασίες απιονισμού και απαέρωσης (όπως στο νερό τροφοδοσίας των λεβήτων).

37 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Να σημειωθεί ότι  Τα κύρια βήματα της κατεργασίας είναι παρόμοια στο νερό τροφοδοσίας λεβήτων και συστήματος ψύξης.  Τα στάδια κατεργασίας επιλέγονται ανάλογα με την ποιότητα του ακατέργαστου νερού και τις απαιτήσεις της διεργασίας. Για παράδειγμα, όσο υψηλότερη η πίεση του λέβητα τόσο αυστηρότερες είναι οι προδιαγραφές του νερού. (Στα παραπάνω σχήματα) υπάρχουν αρκετές εναλλακτικές διαδρομές, όπως π.χ. Ψυχρή αποσκλήρυνση με ασβέστη και διήθηση ή προκαταρκτική χημική κατεργασία και απιονισμό στη συνέχεια (ιδιαίτερα δαπανηρή). Γενικά, η επιλογή γίνεται μετά από τεχνικοοικονομική ανάλυση. Οι δαπάνες κατεργασίας του νερού θα πρέπει να αντισταθμίζονται από τη βελτίωση της λειτουργίας του συστήματος παραγωγής ατμού ή του συστήματος ψύξης.

38 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Άλλες διεργασίες που χρησιμοποιούνται σε ειδικές περιπτώσεις για τον καθαρισμό και την αφαλάτωση του νερού είναι: Υπερδιήθηση: Το νερό διαβιβάζεται μέσω πορώδους μεμβράνης όπου συγκρατούνται μικρά στερεά σωματίδια που δεν συγκρατούν τα κοινά φίλτρα και μεγαλομόρια όπως π.χ. έλαια, πρωτεΐνες, πολυμερή κλπ. Χρησιμοποιείται κυρίως για κατεργασία βιομηχανικών αποβλήτων. Αντίστροφη όσμωση: Συγκρατούνται ιόντα και διαλυμένα μόρια καθώς το νερό διαβιβάζεται υπό πίεση μεγαλύτερη από την οσμωτική μέσω λεπτών μεμβρανών που υποστηρίζονται από πορώδες τοίχωμα. Χρησιμοποιείται κυρίως για την αφαλάτωση υφάλμυρων υδάτων. Επειδή η οσμωτική πίεση αυξάνει πολύ με τη συγκέντρωση των διαλυμένων αλάτων η χρήση για την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού είναι σχετικά δαπανηρή. Απόσταξη: Η απόσταξη χρησιμοποιείται κυρίως στην αφαλάτωση θαλασσινού νερού. Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι είναι η πολυβάθμια στιγμιαία εξάτμιση και η μηχανική επανασυμπίεση ατμών.

39 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Διαχείριση νερού στη Χημική Βιομηχανία Το νερό είναι από τα σημαντικότερα «εργαλεία» της χημικής βιομηχανίας με ποικίλες χρήσεις. Συγκεκριμένα το νερό χρησιμοποιείται ως: Φορέας ενέργειας για θέρμανση, ψύξη και παραγωγή ατμού Υλικό κατεργασίας ή/και πρώτη ύλη για διάλυση, αραίωση, εκχύλιση κλπ. Νερό κοινής χρήσης για έκπλυση υλών, καθαρισμό μηχανημάτων και εγκαταστάσεων, πότισμα κλπ. Επειδή η κατεργασία και διακίνηση του νερού είναι άμεσα συνδεδεμένη με τη διακίνηση της ενέργειας, η ολοκληρωμένη διαχείριση ενέργειας και νερού συμβάλλει στη συνολική εξοικονόμηση πόρων και τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας όλης της εγκατάστασης.

40 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Διαχείριση νερού στη Χημική Βιομηχανία Οι βασικές αρχές που αφορούν στη βέλτιστη χρήση του νερού είναι: Αποφυγή αυστηρότερων προδιαγραφών από τις απαιτούμενες. Όσο καθαρότερο είναι το νερό τόσο μεγαλύτερο είναι το κόστος παραγωγής του, σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας (πάγιο) και σε ενέργεια (λειτουργικό). Η ποιότητα του νερού είναι τόσο υψηλότερη όσο καθαρότερο είναι, όπως και η ποιότητα της ενέργειας είναι τόσο υψηλότερη όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία της. Θα πρέπει για κάθε εφαρμογή να επιλέγεται η ποιότητα νερού που ταιριάζει και να εξετάζονται εναλλακτικές λύσεις που πιθανόν να είναι οικονομικότερες όπως ανθεκτικότερα υλικά κατασκευής, συχνότερος καθαρισμός αποθέσεων, χρήση παρεμποδιστών αποθέσεων κλπ.

41 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας Διαχείριση νερού στη Χημική Βιομηχανία Διαδοχική χρήση του νερού σε περισσότερες βαθμίδες. Κάθε μια από τις χρήσεις του νερού (παραγωγή ατμού, ψύξη, νερό κατεργασίας, νερό χρήσης) έχει διαφορετικές απαιτήσεις καθαρότητας. Θεωρώντας ότι το καθαρό νερό έχει τη μεγαλύτερη αξία, θα πρέπει κατ' αρχή να χρησιμοποιείται στη διεργασία με τις αυστηρότερες προδιαγραφές και να λαμβάνεται πρόνοια για την κατά το δυνατόν μικρότερη υποβάθμιση της ποιότητας του νερού σε κάθε χρήση. Διερευνάται στη συνέχεια αν είναι δυνατή η διαδοχική χρήση σε περισσότερες βαθμίδες απ' ευθείας ή μετά κάποια κατεργασία.

42 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Διαχείριση νερού στη Χημική Βιομηχανία Αποφυγή μόλυνσης του νερού. Η μόλυνση του νερού με ανεπιθύμητες ουσίες είναι κάτι ανάλογο με την υποβάθμιση της ενέργειας σε αναντίστρεπτες διεργασίες. Το κάνει ακατάλληλο για περαιτέρω χρήση ενώ η απόρριψη στο περιβάλλον συνιστά πρόσθετη δαπάνη για κατεργασία και διάθεση αποβλήτων. Το νερό είναι ως γνωστό άριστος διαλύτης και χρησιμοποιείται ευρύτατα λόγω αυτής του της ιδιότητας ως υλικό κατεργασίας. Η ιδιότητα αυτή όμως κάνει εύκολη τη μόλυνση του όταν χρησιμοποιείται ως φορέας ενέργειας. Ανακύκλωση. Η ανακύκλωση του νερού συνεπάγεται την εξοικονόμηση ενέργειας και υλικών επειδή μειώνεται η ποσότητα, άρα και οι δαπάνες κατεργασίας, τόσο του νερού τροφοδοσίας όσο και των αποβλήτων. Καθώς η νομοθεσία που καθορίζει τις προδιαγραφές των αποβλήτων γίνεται αυστηρότερη και αυξάνουν οι δαπάνες κατεργασίας αποβλήτων η ανακύκλωση γίνεται ολοένα πιο σημαντική για τη βέλτιστη λειτουργία της εγκατάστασης. Το νερό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας

43 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Ο ατμός είναι το πιο διαδεδομένο μέσο μεταφοράς θερμότητας στην περιοχή 50 °C έως 250°C. Υπέρθερμος ατμός θερμοκρασίας έως 600°C και πίεσης έως 300 atm χρησιμοποιείται για την παραγωγή ισχύος σε ατμοστρόβιλους. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της θέρμανσης με ατμό είναι ο υψηλός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας που επιτυγχάνεται κατά τη συμπύκνωση. Αυτό σημαίνει σχετικά μικρή επιφάνεια εναλλαγής άρα και μικρό κόστος επένδυσης.

44 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Από πλευράς εξοικονομήσεως ενέργειας σε ένα σύστημα μεταφοράς ενέργειας με ατμό ενδιαφέρει:  Η αποδοτική μετατροπή της χημικής ενέργειας του καυσίμου σε θερμική ενέργεια και η μεταφορά της στον ατμό, δηλαδή ο βαθμός αποδόσεως του λέβητα.  Η μεταφορά του ατμού μέχρι το σημείο χρησιμοποιήσεως του χωρίς απώλειες (ατμού ή θερμότητας).  Η αποδοτική χρησιμοποίηση του ατμού στην παραγωγική διαδικασία με πλήρη εκμετάλλευση της ενέργειας που περιέχει.  Η συλλογή και ανακύκλωση των συμπυκνωμάτων για οικονομία νερού και θερμότητας.

45 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Οι ατμολέβητες είναι για πολλές χημικές βιομηχανίες το μόνο σημείο όπου αναλώνονται καύσιμα, ενώ σε άλλες βιομηχανίες οι ατμολέβητες καταναλώνουν περισσότερα καύσιμα από όσα καταναλώνονται σε όλο το υπόλοιπο εργοστάσιο. Από στατιστικές που υπάρχουν σε άλλες χώρες προκύπτει ότι στους ατμολέβητες καταναλώνεται το 50% περίπου του συνόλου των καυσίμων που καταναλώνει η βιομηχανία. Δεν είναι γνωστό ποιο είναι το ποσοστό για την Ελλάδα, αλλά πιθανόν δεν απέχει πολύ από αυτό. Σ' ένα πρόγραμμα εξοικονομήσεως ενέργειας λοιπόν πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στους ατμολέβητες. Είναι γεγονός ότι με τη βελτίωση του βαθμού απόδοσης του ατμολέβητα κατά μερικές μονάδες (π. χ. με απλή ρύθμιση της αναλογίας αέρα - καυσίμου, δηλαδή ανέξοδα) μπορεί να εξοικονομηθεί περισσότερη ενέργεια από όση είναι δυνατό να εξοικονομηθεί σ' όλο το άλλο κύκλωμα ατμού.

46 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Σύστημα παραγωγής, διακίνησης και χρήσης ατμού μιας τυπικής χημικής βιομηχανίας με σύστημα συμπαραγωγής θερμότητας και έργου

47 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Ατμός υψηλής πίεσης παράγεται στο λέβητα υπερθερμαίνεται και οδηγείται είτε σε στροβίλους για την παραγωγή έργου είτε απ' ευθείας στις διεργασίες. Οι θερμικές ανάγκες των διεργασιών καλύπτονται κατά το πλείστον από ατμό μέσης ή/και χαμηλής πίεσης που παραλαμβάνεται από το στρόβιλο πριν ολοκληρωθεί η εκτόνωση. Ο στρόβιλος που αποβάλλει ατμό σε πίεση μεγαλύτερη της ατμοσφαιρικής λέγεται στρόβιλος αντίθλιψης. Αν οι ανάγκες σε έργο είναι μεγάλες σε σχέση με τις θερμικές, ο ατμός εκτονώνεται πλήρως στο στρόβιλο και η έξοδος οδηγείται σε συμπυκνωτήρα όπου υγροποιείται σε πίεση μικρότερη της ατμοσφαιρικής (ατμοστρόβιλος συμπύκνωσης). Ο ατμός που διανέμεται στις διεργασίες συμπυκνώνεται σε θερμαντήρες διαφόρων τύπων (εξατμιστήρες, αναβραστήρες, εναλλάκτες κλπ.) αποδίδοντας τη θερμότητα του, το συμπύκνωμα διαχωρίζεται στις ατμοπαγίδες και επανατροφοδοτείται, μετά από κάποια κατεργασία, στο λέβητα.

48 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Αρχές λειτουργίας ατμολεβήτων Ο ατμολέβητας είναι ουσιαστικά ένας θερμαντήρας στον οποίο το τροφοδοτούμενο προς θέρμανση ρευστό είναι νερό υψηλής πίεσης το οποίο ατμοποιείται. Ο ατμολέβητας επομένως λειτουργεί ως ένας εναλλάκτης όπου η θερμότητα μεταφέρεται από τα προϊόντα της καύσης στο εξατμιζόμενο νερό. Οι ατμολέβητες διακρίνονται σε ατμολέβητες πυροσωλήνων (fired tube boilers), όπου τα καυσαέρια κυκλοφορούν μέσα σε σωλήνες που περιβάλλονται από το νερό, και σε ατμολέβητες υδροσωλήνων (water tube boilers), όπου το νερό κυκλοφορεί μέσα στους σωλήνες. Η δεύτερη κατηγορία είναι η πιο διαδεδομένη, ιδίως για τους μεγάλους σύγχρονους λέβητες που λειτουργούν σε υψηλή πίεση. Ως προς τον τρόπο κυκλοφορίας του νερού μέσα στους αυλούς οι ατμολέβητες υδροσωλήνων διακρίνονται σε ατμολέβητες φυσικής κυκλοφορίας, ατμολέβητες βεβιασμένης κυκλοφορίας και ατμολέβητες μιας διόδου.

49 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Ατμολέβητας φυσικής κυκλοφορίας με ένα τύμπανο

50 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Στη δίοδο καθόδου που βρίσκεται πιο μακριά από τη περιοχή καύσης κυκλοφορεί το νερό στην υγρή φάση. Το νερό κατανέμεται στους κεκλιμένους αυλούς όπου γίνεται η ατμοποίηση και το διφασικό μείγμα ατμού/ υγρού επιστρέφει στο τύμπανο μέσω της διόδου ανόδου. Η κυκλοφορία προκαλείται από τη διαφορά πυκνότητας υγρού/ ατμού. Όσο αυξάνει η πίεση και πλησιάζει το κρίσιμο σημείο, η διαφορά πυκνότητας γίνεται μικρότερη. Για το λόγο αυτό, στους ατμολέβητες που λειτουργούν σε υψηλές πιέσεις η κυκλοφορία είναι εξαναγκασμένη, εξασφαλίζεται δηλαδή με κυκλοφορητές. Το τύμπανο ατμού λειτουργεί ως δοχείο διαχωρισμού υγρού/ατμού. Σε κάθε δίοδο από τους αυλούς δεν εξατμίζεται περισσότερο από το 35% του υγρού ώστε να διατηρείται υψηλός ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή στο εσωτερικό των αυλών.

51 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Τυπική διάταξη επιφανειών εναλλαγής θερμότητας σε ατμολέβητα με προθέρμανση του νερού τροφοδοσίας (οικονομητής) και του αέρα καύσης (προθερμαντήρας αέρα)

52 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Σχέση επιφανειών εναλλαγής και μεταφερόμενης θερμότητας για την ατμοποίηση, την υπερθέρμανση του ατμού, την προθέρμανση του νερού τροφοδοσίας και την προθέρμανση του αέρα σε τυπική διάταξη παραγωγής ατμού Για την ατμοποίηση απαιτείται μόνο το 10% της συνολικής επιφάνειας εναλλαγής ενώ απορροφάται το 50% της θερμότητας. Αντίθετα στον προθερμαντήρα αέρα με το 60% της επιφάνειας εναλλάσσεται το 12% του θερμικού φορτίου.

53 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Στο σχήμα φαίνεται η σχέση των επιφανειών που διατίθενται για την εξάτμιση, την υπερθέρμανση, την προθέρμανση του νερού και την προθέρμανση του αέρα καύσης. Καθώς προχωρούν τα καυσαέρια από το θάλαμο καύσης προς την καμινάδα πέφτει η θερμοκρασία τους, επομένως απαιτούνται μεγαλύτερες επιφάνειες εναλλαγής για τη μεταφορά μικρότερων ποσών θερμότητας. Βεβαίως τα ποσοστά αυτά είναι ενδεικτικά. Καθώς αυξάνει η πίεση λειτουργίας του λέβητα ελαττώνεται το ποσό θερμότητας που απαιτείται για την εξάτμιση και αυξάνει αντίστοιχα η θερμότητα που απορροφάται για προθέρμανση του νερού και υπερθέρμανση του ατμού.

54 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Οι αυλοί ατμοποίησης, ο υπερθερμαντήρας, ο οικονομητής και ο προθερμαντήρας αέρα είναι διατάξεις εναλλαγής που αξιοποιούν τη θερμότητα των καυσαερίων. Σε ένα σύστημα ατμοπαραγωγής υπάρχουν όμως μερικά ακόμη βοηθητικά μηχανήματα για την διακίνηση των υλικών και την εύρυθμη λειτουργία της εγκατάστασης. Οι κυριότερες διατάξεις που υποστηρίζουν τη λειτουργία του λέβητα είναι: Σύστημα απομάστευσης Απαερωτής Υγραντής Σιγαστήρες Προθερμαντήρας νερού Αντλίες και ανεμιστήρες

55 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Κύκλωμα νερού / ατμού μίας μονάδας ατμοπαραγωγής

56 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Σύστημα απομάστευσης: Απομάστευση (στρατσώνα) του λέβητα, είναι η απομάκρυνση νερού από το λέβητα. Η απομάστευση είναι αναγκαία διότι, παρά την κατεργασία του, το νερό τροφοδοσίας του λέβητα περιέχει μικρές ποσότητες διαλυμένων αλάτων, τα οποία κατά την εξάτμιση παραμένουν στην υγρή φάση και η συγκέντρωση τους αυξάνεται διαρκώς. Με την απομάστευση απομακρύνεται μια ποσότητα από τα διαλυμένα άλατα όπως επίσης και τα στερεά που βρίσκονται αιωρούμενα στο νερό του λέβητα. Η απομάστευση εκφράζεται ως ποσοστό επί τοις εκατό του νερού τροφοδοσίας του λέβητα. Έτσι απομάστευση 5%  ότι 5% του νερού, με το οποίο τροφοδοτείται ο λέβητας, απομακρύνεται με την απομάστευση. Ανάλογα με το μέγεθος του λέβητα, το νερό απομαστεύεται είτε περιοδικά είτε συνεχώς. Η ασυνεχής απομάστευση γίνεται από το κατώτερο σημείο του λέβητα ώστε μαζί με το νερό και τα εν διαλύσει άλατα να απομακρύνονται και τα στερεά ιζήματα. Μετά την εκτόνωση το νερό απορρίπτεται. Η συνεχής απομάστευση γίνεται από το τύμπανο ατμού και η ενέργεια του νερού είναι στην περίπτωση αυτή εκμεταλλεύσιμη.

57 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Απαερωτής: Όπου γίνεται η απομάκρυνση των αερίων (κυρίως Ο 2 και CΟ 2 ) από το νερό τροφοδοσίας πριν από την εισαγωγή του στο λέβητα. Στο δοχείο απαέρωσης το νερό έρχεται σε απ' ευθείας επαφή με ατμό χαμηλής πίεσης. Για την αύξηση της επιφάνειας επαφής το δοχείο φέρει δίσκους ή γίνεται ψεκασμός του νερού σε λεπτές σταγόνες. Ο ατμός συμπυκνώνεται ανεβάζοντας τη θερμοκρασία του νερού κοντά στο σημείο βρασμού οπότε τα εν διαλύσει αέρια απομακρύνονται και εξέρχονται από την κορυφή του δοχείου. Το απαερωμένο νερό εξέρχεται από τον πυθμένα και συγκεντρώνεται σε δοχείο από όπου αντλείται με την αντλία τροφοδοσίας του λέβητα.

58 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Υγραντής: Ο Υγραντής ή αποϋπερθερμαντής είναι δοχείο όπου νερό ψεκάζεται στον υπέρθερμο ατμό για τον έλεγχο της θερμοκρασίας του. Μια τέτοια διάταξη χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της θερμοκρασίας εξόδου από τον υπερθερμαντήρα του λέβητα. Χρησιμοποιείται επίσης και μετά την εκτόνωση ατμού μέσω βαλβίδας. Ο ατμός που εισέρχεται σε ένα εναλλάκτη πρέπει να είναι κοντά στην κατάσταση κορεσμού. Κατά την εκτόνωση όμως του ατμού μέσω βαλβίδας από κορεσμένο ατμό υψηλής πίεσης προκύπτει υπέρθερμος ατμός μέσης ή χαμηλής πίεσης. Ο ατμός αυτός εύκολα γίνεται κορεσμένος της ίδιας πίεσης αν αναμιχθεί με νερό το οποίο εξατμίζεται κατεβάζοντας τη θερμοκρασία του ατμού. Το νερό αυτό πρέπει φυσικά να έχει υποστεί αποσκλήρυνση και απαέρωση ώστε να μην υποβιβάζει την ποιότητα του ατμού.

59 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Σιγαστήρες: Όταν ατμός υψηλής ή μέσης πίεσης εκτονώνεται σε ατμοσφαιρική πίεση προκειμένου να αφεθεί στο περιβάλλον, τοποθετείται μετά τη βαλβίδα εκτόνωσης ένας σιγαστήρας. Ο σιγαστήρας είναι ένας κύλινδρος ή σωλήνας μεγάλης διαμέτρου κατάλληλα διευθετημένος για την απόσβεση του θορύβου εκτόνωσης. Η εκτόνωση του ατμού χωρίς παραγωγή έργου συνιστά βεβαίως απώλεια ενέργειας, εντούτοις οι διατάξεις αυτές χρησιμοποιούνται για την εξισορρόπηση της πίεσης του δικτύου ατμού μέσης και υψηλής πίεσης λειτουργώντας ως ασφαλιστικές δικλείδες. Για την εξισορρόπηση της πίεσης του δικτύου χαμηλής πίεσης προβλέπεται μερικές φορές και η χρήση συμπυκνωτήρα πλεονάζοντος ατμού. Γενικά οι διατάξεις αυτές βελτιώνουν την ευελιξία του κυκλώματος ατμού.

60 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Προθερμαντήρας νερού: Η προθέρμανση του νερού τροφοδοσίας του λέβητα γίνεται μετά τη συμπίεση με χρήση ατμού μέσης ή χαμηλής πίεσης που συχνά πλεονάζει στο σύστημα ατμοπαραγωγής. Συνήθως χρησιμοποιείται εναλλάκτης κελύφους-σωλήνων. Δεν πρέπει να συγχέεται με τον οικονομητή, όπου η προθέρμανση γίνεται από τα καυσαέρια. Ο προθερμαντήρας ατμού τοποθετείται συνήθως πριν από τον οικονομητή ώστε το νερό που εισέρχεται στον οικονομητή να έχει σχετικά υψηλή θερμοκρασία και να αποφεύγεται η ψύξη των επιφανειών εναλλαγής και η απόθεση υγρασίας από την πλευρά των καυσαερίων. Συστήματα προθέρμανσης του νερού σε ενδιάμεση πίεση με απ' ευθείας ανάμιξη με ατμό της αντίστοιχης πίεσης βρίσκουν επίσης εφαρμογή σε μεγάλες θερμοηλεκτρικές μονάδες.

61 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Αντλίες και ανεμιστήρες: Είναι οι δύο κατηγορίες μηχανημάτων που χρησιμοποιούνται κατά την ατμοπαραγωγή για την τροφοδότηση του συστήματος με τα απαραίτητα υλικά: νερό, καύσιμο και αέρα. Συνήθως λαμβάνουν κίνηση από τον ατμό είτε με παλινδρομικό μηχανισμό (ιππάρια) είτε με φυγοκεντρικό μέσω στροβίλου. Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται στην εγκατάσταση αντλιών που διακινούν νερό κοντά στην κατάσταση κορεσμού. Πρέπει να τοποθετούνται χαμηλά ώστε να υπάρχει πρόσθετη πίεση που δεν επιτρέπει την εξάτμιση και εξασφαλίζει το απαραίτητο ύψος αναρρόφησης.

62 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Αξιοπιστία του συστήματος ατμοπαραγωγής: Είναι απαραίτητο να εξασφαλίζεται η συνεχής και ασφαλής τροφοδοσία της βιομηχανικής εγκατάστασης με ατμό. Ο σχεδιασμός όλου του συστήματος παραγωγής και διαμονής ατμού έχει αυτό το στόχο, με την πρόβλεψη των απαιτούμενων συστημάτων ασφαλείας, εφεδρικών μηχανημάτων και βαλβίδων κλπ. Πιο συγκεκριμένα προβλέπεται:  Πλεονάζουσα ισχύς  Εφεδρικά μηχανήματα  Μηχανισμός απόρριψης φορτίων

63 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Πλεονάζουσα ισχύς: Προκειμένου να εξασφαλιστεί η κάλυψη των ενεργειακών αναγκών ακόμη και σε έκτακτες περιπτώσεις, η εγκατεστημένη ισχύς του λεβητοστασίου υπερβαίνει τις κανονικές απαιτήσεις της εγκατάστασης που εξυπηρετεί. Ο λόγος της εγκατεστημένης προς την απαιτούμενη ισχύ λέγεται λόγος εφεδρείας (reserve ratio) και συνήθως λαμβάνεται σε νέες εγκαταστάσεις 1.3, δηλαδή υπάρχει πλεονάζουσα ισχύς 30% πάνω από αυτή που υπολογίζεται με βάση τις ανάγκες της εγκατάστασης. Συχνά προβλέπεται η εγκατάσταση εφεδρικού λέβητα με όλα τα μηχανήματα τροφοδοσίας, ασφαλιστικά κλπ. Ο εφεδρικός λέβητας δίδει την πλεονάζουσα ισχύ και συγχρόνως εξασφαλίζει την παροχή ατμού στα κρίσιμα φορτία σε έκτακτες περιπτώσεις βλάβης της κύριας εγκατάστασης.

64 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Εφεδρικά μηχανήματα: Για να εξασφαλιστεί η συνεχής και ασφαλής λειτουργία της εγκατάστασης ατμοπαραγωγής προβλέπονται εφεδρικά μηχανήματα στα κρίσιμα σημεία. Η αντλία τροφοδοσίας του λέβητα είναι κρίσιμη για την ασφάλεια και λειτουργία γι' αυτό υπάρχει πάντοτε εφεδρική με αυτόματο μηχανισμό εκκίνησης. Εγκαθίστανται π.χ. δύο αντλίες με το 100% των απαιτήσεων ή τρεις αντλίες με το 50% των απαιτήσεων η καθεμιά. Μηχανισμός απόρριψης φορτίων: Είναι απαραίτητο η πίεση στο δίκτυο διανομής ατμού να διατηρείται στα επιθυμητά επίπεδα. Αυτό εξασφαλίζεται εντός των δυνατοτήτων ατμοπαραγωγής του λέβητα με σύστημα ρύθμισης που επεμβαίνει στην παροχή καυσίμου. Όταν όμως η ατμοπαραγωγική ικανότητα δεν επαρκεί για την κάλυψη όλων των αναγκών είναι απαραίτητο να αποκοπούν πρώτα τα φορτία που δεν προκαλούν δυσχέρειες στη λειτουργία των υπόλοιπων συστημάτων. Τελευταία παραμένουν συνδεδεμένα τα βοηθητικά μηχανήματα του λεβητοστασίου (απαερωτής, αντλίες, ανεμιστήρες).

65 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Απόδοση ατμολέβητα Στον ατμολέβητα η χημική ενέργεια του καυσίμου μετατρέπεται με την καύση σε θερμική ενέργεια, που παραλαμβάνεται από τον ατμό για να μεταφερθεί και να χρησιμοποιηθεί σε άλλα σημεία των εγκαταστάσεων. Ως βαθμός απόδοσης ορίζεται ο λόγος της θερμικής ενέργειας που παραλαμβάνει ο ατμός προς την ενέργεια που αποδίδει το καύσιμο. Συνήθως η ενέργεια του καυσίμου υπολογίζεται από την κατώτερη θερμογόνο δύναμη. Οι προσπάθειες για τη βελτίωση της λειτουργίας ενός ατμολέβητα αποβλέπουν στη μεγιστοποίηση του ποσοστού της θερμικής ενέργειας που παραλαμβάνει ο ατμός και παράλληλα στην κατά το δυνατόν μικρότερη υποβάθμιση της ενέργειας με τον περιορισμό της αναντιστρεπτότητας της διεργασίας.

66 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Διάγραμμα ροής ενέργειας (Sunkey) ατμολέβητα με οικονομητή και προθερμαντήρα αέρα

67 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Περιορισμός απωλειών Οι βασικές αιτίες απωλειών θερμότητας από τον ατμολέβητα είναι τα καυσαέρια, το νερό της στρατσώνας και οι απώλειες από τα τοιχώματα, ενώ οι μεγαλύτερες απώλειες εξέργειας εντοπίζονται στις αναντιστρεπτότητες της καύσεως και της μεταφοράς θερμότητας. Απώλειες καυσαερίων. Οι θερμικές απώλειες με τα καυσαέρια είναι πολύ μεγαλύτερες από τις απώλειες με τη στρατσώνα ή από τα τοιχώματα του λέβητα. Για τη μείωση των απωλειών με τα καυσαέρια και τη βελτίωση του θερμικού βαθμού απόδοσης του ατμολέβητα ισχύουν όσα αναφέρθηκαν στο κεφάλαιο της καύσης. Η βελτιστοποίηση της περίσσειας του αέρα καύσης αποτελεί και εδώ τη βασική επιδίωξη.

68 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Περιορισμός απωλειών Εκμετάλλευση της θερμότητας των καυσαερίων. Εκτός του περιορισμού της μάζας του αέρα καύσης, εξοικονόμηση επιτυγχάνεται και με την εκμετάλλευση της θερμότητας των καυσαερίων ώστε να οδηγούνται στην καμινάδα σε κατά το δυνατόν χαμηλή θερμοκρασία. Η θερμότητα των καυσαερίων χρησιμοποιείται συνήθως στη διεργασία της ατμοπαραγωγής για την προθέρμανση του νερού τροφοδοσίας και του αέρα καύσης. Η ελάχιστη θερμοκρασία των καυσαερίων αμέσως πριν από την καμινάδα καθορίζεται μετά από τεχνικοοικονομική ανάλυση λαμβάνοντας υπόψη τους εξής περιορισμούς:  Συμπύκνωση υδρατμών  Ελκυσμός  Βέλτιστο ΔΤ εναλλαγής

69 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Περιορισμός απωλειών Συμπύκνωση υδρατμών. Η θερμοκρασία δεν πρέπει να πλησιάσει το σημείο δρόσου των καυσαερίων. Αυτό έχει τον κίνδυνο της απόθεσης υγρασίας πάνω στις ψυχρές επιφάνειες εναλλαγής όπου, λόγω του διαλυμένου CΟ 2, προκαλείται διάβρωση. Να σημειωθεί ότι η θερμοκρασία της επιφάνειας εναλλαγής είναι σημαντικά χαμηλότερη από τη θερμοκρασία της κύριας μάζας των καυσαερίων. Το πρόβλημα είναι εντονότερο όταν η περιεκτικότητα σε θείο του καυσίμου είναι υψηλή οπότε εκτός του SO 2 σχηματίζονται και μικρά ποσά SΟ 3. Το SΟ 3 σχηματίζει στο συμπύκνωμα θειικό οξύ το οποίο εκτός του ότι είναι πολύ διαβρωτικό ανεβάζει σημαντικά το σημείο δρόσου υποβοηθώντας τη συμπύκνωση υδρατμών ακόμη και σε σχετικά υψηλή θερμοκρασία. Για το λόγο αυτό όταν χρησιμοποιούνται στερεά καύσιμα με μεγάλη περιεκτικότητα σε θείο η ελάχιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία των καυσαερίων είναι σχετικά υψηλή. Αντίθετα, με τα αέρια καύσιμα είναι δυνατή πληρέστερη εκμετάλλευση της θερμότητας των καυσαερίων.

70 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Περιορισμός απωλειών Ελκυσμός. Όταν ο καυστήρας είναι φυσικής κυκλοφορίας τα καυσαέρια πρέπει να διατηρούν κατά την είσοδο τους στην καμινάδα αρκετά υψηλή θερμοκρασία ώστε να υπάρχει το απαιτούμενο κενό για την εισαγωγή του αέρα καύσης. Σε κάθε περίπτωση ο φυσικός ελκυσμός δεν επαρκεί όταν χρησιμοποιούνται διατάξεις ανάκτησης της θερμότητας των καυσαερίων όπως ο προθερμαντήρας αέρα. Έτσι όταν γίνεται ανάκτηση της θερμότητας των καυσαερίων χρησιμοποιείται ανεμιστήρας για την προσαγωγή του αέρα καύσης ή/και την απομάκρυνση των καυσαερίων οπότε και ο περιορισμός αυτός δεν υφίσταται. Βέλτιστο ΔΤ εναλλαγής. Τα καυσαέρια, λόγω της μικρής τους πυκνότητας, έχουν μικρό συντελεστή μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή. Για το λόγο αυτό η επιφάνεια εναλλαγής που απαιτείται για την ανάκτηση της θερμότητας τους αυξάνει υπερβολικά καθώς ελαττώνεται η θερμοκρασία τους και περιορίζεται η διαφορά θερμοκρασίας στον εναλλάκτη.

71 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Περιορισμός απωλειών Απώλειες τοιχωμάτων. Οι απώλειες από τα τοιχώματα μπορούν εύκολα να περιοριστούν με την κατάλληλη μόνωση. Σε κάποιες περιπτώσεις είναι δυνατό να εγκατασταθεί γύρω από το λέβητα ένα κέλυφος από λαμαρίνα τοποθετημένη σε απόσταση μερικών εκατοστών από τα τοιχώματα του λέβητα. Ο αέρας που τροφοδοτείται στον ατμολέβητα περνάει ανάμεσα στο κέλυφος και στα εξωτερικά τοιχώματα του λέβητα και με τον τρόπο αυτό προθερμαίνεται. Απώλειες απομάστευσης. Για τη μείωση της απομάστευσης βασική σημασία έχει η σωστή επεξεργασία του νερού τροφοδοσίας του λέβητα, η οποία επηρεάζει με πολλούς τρόπους το βαθμό αποδόσεως του λέβητα. Σε μεγάλες μονάδες ατμοπαραγωγής όπου ο λέβητας λειτουργεί σε υψηλή πίεση συμφέρει η εκμετάλλευση της ενέργειας του νερού απομάστευσης. Το νερό αυτό είναι κορεσμένο στην πίεση λειτουργίας του λέβητα και συνεπώς έχει σημαντική ενέργεια που αξιοποιείται με εκτόνωση και χρήση του ατμού, συνήθως μέσα στο ίδιο το λεβητοστάσιο.

72 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Περιορισμός απωλειών τοιχωμάτων και απομάστευσης Εκμετάλλευση (α) της θερμότητας συνεχούς απομάστευσης (στρατσώνας) με προθέρμανση του νερού τροφοδοσίας του λέβητα και (β)της θερμότητας του χώρου του λεβητοστασίου Η διάταξη αυτή μπορεί να εφαρμοστεί όταν ο λέβητας είναι εγκατεστημένος σε ένα κλειστό χώρο, οπότε ο αέρας που τροφοδοτείται στο λέβητα προέρχεται από τον ίδιο χώρο, όπου έχει υποστεί κάποια προθέρμανση. Η εκτόνωση του συμπυκνώματος γίνεται σε πίεση λίγο πάνω από την ατμοσφαιρική. Ο ατμός χρησιμοποιείται για την απαέρωση και προθέρμανση του νερού τροφοδοσίας ενώ το υγρό οδηγείται σε εναλλάκτη όπου αποβάλλει θερμότητα προθερμαίνοντας επίσης το νερό τροφοδοσίας.

73 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Διάταξη εκμετάλλευσης της ενέργειας του νερού απομάστευσης σε έναν ατμολέβητα υψηλής πίεσης Η εκτόνωση γίνεται σε δυο στάδια. Στον πρώτο διαχωριστήρα παράγεται ατμός μέσης πίεσης που χρησιμοποιείται είτε για την κίνηση των μηχανημάτων του λεβητοστασίου είτε για την προθέρμανση του νερού τροφοδοσίας του λέβητα. Το υγρό από τον πρώτο διαχωριστήρα εκτονώνεται περαιτέρω στο διαχωριστήρα χαμηλής πίεσης. Ο ατμός χαμηλής πίεσης χρησιμοποιείται στον απαερωτή ενώ το συμπύκνωμα οδηγείται σε εναλλάκτη.

74 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Περιορισμός απωλειών Εξεργειακές απώλειες. Με τους τρόπους που αναφέρθηκαν μπορούν να μειωθούν οι θερμικές απώλειες από το λέβητα προς το περιβάλλον, όχι όμως και οι απώλειες εξέργειας που οφείλονται στις αναντιστρεπτότητες και που είναι οι σπουδαιότερες. Για τη βελτίωση της εξεργειακής απόδοσης θα πρέπει να περιοριστούν οι αναντιστρεπτότητες της αντίδρασης καύσης και της διεργασίας μεταφοράς θερμότητας. Η αναντιστρεπτότητα της αντίδρασης περιορίζεται όσο αυξάνει η θερμοκρασία της φλόγας. Αυτό επιτυγχάνεται:  Με τον περιορισμό της περίσσειας του αέρα καύσης  Με προθέρμανση του αέρα ή/και του καυσίμου  Με χρήση καθαρού οξυγόνου ή αέρα εμπλουτισμένου σε οξυγόνο

75 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Περιορισμός απωλειών Εξεργειακές απώλειες. Η αναντιστρεπτότητα στη μεταφορά θερμότητας περιορίζεται με αύξηση της θερμοκρασίας του ρευστού που παραλαμβάνει θερμότητα δηλαδή του ατμού. Καλύτερη εξεργειακή απόδοση έχουμε επομένως όσο αυξάνει η πίεση άρα και η θερμοκρασία του παραγόμενου ατμού. Η παραγωγή υπέρθερμου ατμού βελτιώνει επίσης την εξεργειακή απόδοση. Αν στο λέβητα παράγεται ατμός χαμηλής πίεσης η εξεργειακή απόδοση θα είναι αναγκαστικά χαμηλή. Με την αύξηση της θερμοκρασίας της φλόγας δεν επιτυγχάνεται συνολική βελτίωση της εξεργειακής απόδοσης επειδή, επιτυγχάνεται μεν ελάττωση της αναντιστρεπτότητας της αντίδρασης αλλά παράλληλα, αυξάνει η αναντιστρεπτότητα μεταφοράς θερμότητας. Αυτό όμως είναι σημαντικό για το κόστος της εγκατάστασης επειδή όσο αυξάνει η διαφορά θερμοκρασίας καυσαερίων-νερού ελαττώνεται η απαιτούμενη επιφάνεια εναλλαγής των αυλών, άρα και το κόστος επένδυσης. Άρα καλή εξεργειακή απόδοση επιτυγχάνεται μόνο με την παραγωγή υπέρθερμου ατμού υψηλής πίεσης. Ο ατμός αυτός χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον σε πρώτη φάση για κίνηση και παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Ατμός χαμηλής και μέσης πίεσης για τις θερμικές ανάγκες της βιομηχανίας μπορεί να παραχθεί με καλή εξεργειακή απόδοση από την εκτόνωση του ατμού υψηλής πίεσης σε στροβίλους αντίθλιψης όπου η εκτόνωση γίνεται σε πίεση υψηλότερη της ατμοσφαιρικής. Συστήματα αυτής της μορφής έχουν πλέον επικρατήσει στις μεγάλες βιομηχανικές εγκαταστάσεις.

76 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Επίδραση της επεξεργασίας του νερού τροφοδοσίας λεβήτων Οι επιπτώσεις από την κακή επεξεργασία του νερού τροφοδοσίας του λέβητα, μπορούν να ταξινομηθούν σε τέσσερις κύριες κατηγορίες:  Απόθεση λεβητολίθου  Ύπαρξη οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα στον ατμό  Ανάγκη αυξημένης απομάστευσης (στρατσώνας)  Συμπαρασυρμός (carry over) Οι τέσσερις αυτές κατηγορίες έχουν άμεση ή έμμεση σχέση με την εξοικονόμηση ενέργειας στην παραγωγή ή χρήση του ατμού.

77 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Δημιουργία λεβητολίθου στους λέβητες Η ατελής επεξεργασία του νερού τροφοδοσίας, έχει ως άμεσο αποτέλεσμα τη δημιουργία λεβητολίθου στο λέβητα. Ως λεβητόλιθος χαρακτηρίζονται γενικά όλα τα αδιάλυτα σώματα που επικάθονται στα τοιχώματα του λέβητα κατά τη λειτουργία του. Τα κυριότερα από αυτά είναι: ανθρακικό ασβέστιο, θειικό ασβέστιο, πυριτικό ασβέστιο, πυριτικό μαγνήσιο, υδροξείδιο του μαγνησίου και ανθρακικό μαγνήσιο. Όλοι οι τύποι λεβητολίθων έχουν πολύ μικρή θερμική αγωγιμότητα. Η δημιουργία λοιπόν λεβητολίθου ισοδυναμεί με την τοποθέτηση ενός στρώματος μόνωσης στην επιφάνεια των αυλών. Η θερμομόνωση που προκαλούν οι λεβητόλιθοι εξαρτάται από το πάχος, από τη χημική σύνθεση και από τη φυσική τους κατάσταση (λεπτοκρυσταλλικός, χονδροκρυσταλλικός κλπ). Θερμομόνωση προκαλεί επίσης και η καπνιά που αποβάλλεται από την πλευρά της καύσης. Οι αποθέσεις πάνω στους αυλούς, λόγω της θερμομόνωσης την οποία παρεμβάλουν στη μεταφορά της θερμότητας, έχουν ως αποτέλεσμα αύξηση της θερμοκρασίας των καυσαερίων και επομένως μεγαλύτερες θερμικές απώλειες με τα καυσαέρια. Παράλληλα πέφτει και η δυναμικότητα της εγκατάστασης δεδομένου ότι ελαττώνεται ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας από τα καυσαέρια στο νερό.

78 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Όταν σχηματιστεί λεβητόλιθος από την πλευρά του νερού ή καπνιά από την πλευρά των καυσαερίων ή και τα δύο μαζί (τομή Β) λόγω της πρόσθετης θερμικής αντίστασης που παρεμβάλλεται, θα έπρεπε, αν η θερμοκρασία των καυσαερίων Τ 2 παραμείνει η ίδια, η θερμοκρασία του νερού να είναι Τ ο, (μικρότερη από Τι). Στην πραγματικότητα όμως η θερμοκρασία του νερού δεν μπορεί να αλλάξει, γιατί αυτή είναι η θερμοκρασία λειτουργίας του λέβητα και ορίζεται από την πίεση της λειτουργίας του. Όταν πέσει η πίεση παρεμβαίνει το σύστημα ρύθμισης που αυξάνει την παροχή καυσίμου. Για να είναι λοιπόν η θερμοκρασία του νερού ίδια όπως και στην περίπτωση του καθαρού μετάλλου, δηλαδή Τι, πρέπει η θερμοκρασία των καυσαερίων να είναι μεγαλύτερη Τ 3 (τομή Γ), ώστε να μην ελαττωθεί η μεταφερόμενη θερμότητα λόγω της πρόσθετης θερμικής αντίστασης που παρεμβάλλουν ο λεβητόλιθος και η καπνιά. Το πόσο μεγαλύτερη θα είναι η θερμοκρασία των καυσαερίων Τ3 από την κανονική θερμοκρασία Τ 2 εξαρτάται από το πάχος και τη φύση των αποθέσεων.

79 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Δημιουργία λεβητολίθου στους λέβητες Συνεπώς, για να μειωθούν οι απώλειες θερμότητας με τα καυσαέρια, πρέπει οι επιφάνειες των αυλών και από την πλευρά του νερού και από την πλευρά των καυσαερίων να διατηρούνται καθαρές. Ο λεβητόλιθος ειδικότερα, εκτός από την καθημερινή οικονομική ζημιά που προκαλεί με την απώλεια θερμότητας με τα καυσαέρια, είναι δυνατό να δημιουργήσει και σοβαρές μηχανικές ζημιές στο λέβητα. Στη βιβλιογραφία αναφέρονται περιπτώσεις εκρήξεως και πλήρους καταστροφής του λέβητα, από το λεβητόλιθο. Αυτό οφείλεται στις υψηλές θερμοκρασίες που φθάνουν τα μεταλλικά τοιχώματα των αυλών όταν υπάρχει λεβητόλιθος. Η θερμοκρασία αυτή για μεγάλο πάχος λεβητολίθου μπορεί να ξεπεράσει τη μέγιστη επιτρεπτή θερμοκρασία του μετάλλου. Το φαινόμενο αυτό είναι εντονότερο σε λέβητες μεγάλης πίεσης λειτουργίας.

80 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Ύπαρξη οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα στον ατμό Η ύπαρξη οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα στον ατμό, που είναι αποτέλεσμα της κακής επεξεργασίας του νερού τροφοδοσίας, έχει δύο κύριες συνέπειες, με σημαντικές επιπτώσεις στην κατανάλωση καυσίμων: Διαβρώσεις Δημιουργία στρώματος αερίων στις επιφάνειες εναλλαγής θερμότητας Διαβρώσεις: Διαβρώσεις στο λέβητα, τις σωληνώσεις ατμού, τις σωληνώσεις συμπυκνωμάτων και τα μηχανήματα που χρησιμοποιούν ατμό, προκαλούνται από το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα. Δημιουργία στρώματος αερίων στις επιφάνειες εναλλαγής θερμότητας: Και τα δύο αέρια, ακολουθούν τον ατμό στους θερμαντήρες όπου εκτός από τις διαβρώσεις που προκαλούν, δημιουργούν επίσης ένα στρώμα αερίου, το οποίο παρεμβάλει αντίσταση στη μεταφορά θερμότητας, Συσσώρευοη των αερίων αυτών σε μανδύες θέρμανσης ή εναλλάκτες που χρησιμοποιούν ατμό προκαλεί επίσης μείωση της θερμοκρασίας υγροποίησης του ατμού (λόγω μικρότερης μερικής πίεσης) με αντίστοιχη μείωση του ρυθμού μεταφοράς θερμότητας.

81 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Απώλειες με την απομάστευση (στρατσώνα) Οι θερμικές απώλειες με την απομάστευση, που φυσιολογικά έχει ένας λέβητας με καλή κατεργασία του νερού τροφοδοσίας, δεν είναι μεγάλες. Αλλά πολλές φορές πλημμελής κατεργασία του νερού τροφοδοσίας, οδηγεί στην ανάγκη αυξημένης απομάστευσης με σημαντικές απώλειες νερού και θερμότητας. Παράσυρση (carry over) Στην περίπτωση που η κατεργασία του νερού τροφοδοσίας λεβήτων είναι πλημμελής, μπορεί να προκαλείται αφρισμός στο λέβητα με αποτέλεσμα να παρασύρονται σταγόνες που εξατμίζονται αφήνοντας άλατα στον ατμό. Τα άλατα αυτά προκαλούν διαβρώσεις αλλά κυρίως αποβάλλονται στα πτερύγια των ατμοστρόβιλων δημιουργώντας λειτουργικά προβλήματα. Ο αφρισμός είναι εντονότερος σε περιόδους αυξημένης ατμοπαραγωγής. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δίδεται στην απομάκρυνση λιπαντικών ουσιών από τα συλλεγόμενα συμπυκνώματα ατμού τα οποία επανατροφοδοτούνται στο λέβητα.

82 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός H σωστή επεξεργασία του νερού τροφοδοσίας λεβήτων, αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την εξοικονόμηση καυσίμου. Το είδος της κατεργασίας του νερού εξαρτάται από την πίεση του λέβητα και τη χημική ανάλυση του ακατέργαστου νερού. Η εκλογή της κατάλληλης μεθόδου επεξεργασίας αποτελεί το πρώτο βήμα, που είναι όμως απαραίτητο να ακολουθείται από τη σωστή εφαρμογή της για ικανοποιητικά αποτελέσματα. Η ποιότητα του νερού τροφοδοσίας θα πρέπει να εξασφαλίζεται με περιοδικές αναλύσεις τόσο του ακατέργαστου όσο και του κατεργασμένου νερού. Συνέπειες της ατελούς επεξεργασίας του νερού τροφοδοσίας λεβήτων

83 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Εξομάλυνση φορτίου Κάθε ατμολέβητας έχει κατασκευαστεί για να παράγει ορισμένη ποσότητα ατμού την ώρα σε μια ορισμένη πίεση. Αυτή είναι η κανονική ατμοπαραγωγή ή το κανονικό φορτίο του λέβητα και αντιστοιχεί συνήθως στο 80% του μέγιστου φορτίου του λέβητα, Ο βαθμός απόδοσης του λέβητα εξαρτάται από την ατμοπαραγωγή και είναι μέγιστος στην κανονική ατμοπαραγωγή. Όσο η ατμοπαραγωγή απομακρύνεται από την κανονική της τιμή, τόσο ο βαθμός απόδοσης μειώνεται. Η καμπύλη της μεταβολής του βαθμού απόδοσης με τη μεταβολή του φορτίου εξαρτάται από τον τύπο του ατμολέβητα. Για ατμολέβητες μέχρι περίπου 25 τόνους ατμοπαραγωγή την ώρα ο βαθμός απόδοσης διατηρείται σε υψηλά επίπεδα στην περιοχή από 50% έως 100% του μέγιστου φορτίου, αλλά έξω από τα όρια αυτά η μείωση του βαθμού απόδοσης είναι σημαντική.

84 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Γενικός κανόνας είναι να λειτουργεί ο λέβητας με ομοιόμορφο φορτίο όσο γίνεται πλησιέστερα στο κανονικό για να έχει το μέγιστο βαθμό απόδοσης Επίδραση του φορτίου στο βαθμό απόδοσης ενός ατμολέβητα

85 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Εξομάλυνση φορτίου Για να επιτευχθεί ομοιόμορφη ατμοπαραγωγή καθ' όλη τη διάρκεια της ημέρας είναι απαραίτητο να μελετηθεί η ζήτηση του ατμού και να χαραχθεί ένα διάγραμμα ζήτησης. Στη συνέχεια θα πρέπει να γίνουν προσπάθειες προσαρμογής του προγράμματος παραγωγής έτσι ώστε η ζήτηση του ατμού να είναι κατά το δυνατό ομοιόμορφη καθ' όλη τη διάρκεια της ημέρας. Θα πρέπει ο υπεύθυνος μηχανικός μιας εγκατάστασης να καταγράψει όλες τις εργασίες που απαιτούν ατμό (θέρμανση ή κίνηση) και να υπολογίσει (έστω χονδρικά) τον απαιτούμενο ατμό για κάθε εργασία ώστε να έχει μια πρώτη αντίληψη των διακυμάνσεων ζήτησης του ατμού. Αυτό μπορεί να επαληθευτεί από τη συνολική ατμοπαραγωγή του λέβητα. Όταν δεν υπάρχουν όργανα μέτρησης του παραγόμενου ατμού, η συνολική ατμοπαραγωγή του λέβητα θα μπορούσε να υπολογιστεί από την ποσότητα του νερού ή από την ποσότητα του καυσίμου και τον βαθμό απόδοσης του λέβητα. Η ποσότητα του καυσίμου, αν δεν υπάρχουν όργανα μέτρησης, μπορεί να υπολογιστεί από τη διαφορά στάθμης της δεξαμενής καυσίμου.

86 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Ατμός Εξομάλυνση φορτίου Εγκατάσταση αποταμιευτή ατμού: Αν, παρ' όλες τις προσπάθειες εξομάλυνσης, οι διακυμάνσεις της ζήτησης του ατμού παραμένουν μεγάλες λόγω της φύσης της εργασίας, τότε θα πρέπει να εξεταστεί η περίπτωση της εγκατάστασης ενός αποταμιευτή ατμού. Αποταμιευτής ατμού είναι ένα μεγάλο δοχείο με νερό υπό πίεση όπου αποταμιεύεται η θερμότητα που περισσεύει από τον ατμολέβητα τις ώρες που υπο-φορτίζεται. Από τον αποταμιευτή, τις ώρες της μεγάλης φόρτισης του ατμολέβητα, εκτονώνεται το νερό σε χαμηλότερη πίεση οπότε εν μέρει ατμοποιείται και διοχετεύεται ατμός ή/και ζεστό νερό προς τα σημεία που απαιτούν χαμηλής πίεσης ατμό για θέρμανση, όπως βαφεία, πλυντήρια κλπ. Ο αποταμιευτής κοστίζει περίπου το 1/3 της δαπάνης που θα χρειαζότανε για συμπληρωματικό λέβητα, καταλαμβάνει σημαντικά μικρότερο χώρο, δεν έχει ανάγκη συντήρησης και, κυρίως βελτιώνει το βαθμό απόδοσης του λέβητα, επειδή με την παρεμβολή του διατηρεί σχεδόν σταθερό το φορτίο του λέβητα.

87 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Τυπικό διάγραμμα διανομής ατμού μιας χημικής βιομηχανίας με ολοκληρωμένο ενεργειακό σύστημα συμπαραγωγής Συστήματα διανομής ατμού

88 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Τυπικό διάγραμμα διανομής ατμού Υπέρθερμος ατμός υψηλής πίεσης παράγεται από λέβητες καυσίμου ή από λέβητες καυσαερίων αεροστροβίλων ή από λέβητες που χρησιμοποιούν θερμότητα που απορρίπτεται από άλλες διεργασίες, κυρίως καυσαέρια κλιβάνων (Waste Heat Boilers). Ο υπέρθερμος ατμός χρησιμοποιείται για κίνηση και παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η γραμμή ατμού μέσης πίεσης τροφοδοτείται είτε από ατμό που προέρχεται από απομάστευση ατμοστροβίλου είτε από λέβητα (συνήθως λέβητα απορριπτόμενης θερμότητας) και τροφοδοτεί τις διεργασίες. Το συμπύκνωμα των διεργασιών συλλέγεται μετά τις ατμοπαγίδες, εκτονώνεται σε χαμηλή πίεση και ο ατμός τροφοδοτεί τη γραμμή χαμηλής πίεσης. Η γραμμή χαμηλής πίεσης τροφοδοτείται επίσης από την έξοδο ατμοστροβίλων αντίθλιψης. Για γρήγορη αποκατάσταση της πίεσης στις γραμμές ατμού στην επιθυμητή τιμή υπάρχει επίσης η δυνατότητα εκτόνωσης ατμού μέσω ρυθμιστικής βαλβίδας.

89 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Ο σχεδιασμός του συστήματος ατμού και η επιλογή των πιέσεων γίνεται με βάση τις ανάγκες των διεργασιών λαμβάνοντας υπόψη τις παρακάτω παραμέτρους: Ποιότητα ατμού Σωληνώσεις διανομής ατμού Πίεση διανομής ατμού

90 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Ποιότητα ατμού Ο ατμός που χρησιμοποιείται για την παραγωγή έργου είναι επιθυμητό να έχει κατά το δυνατόν υψηλότερη θερμοκρασία και πίεση. Δεν ισχύει όμως το ίδιο για τον ατμό θέρμανσης. Ο ατμός θέρμανσης είναι ιδανικό να φθάνει στη διεργασία ως ξηρός κορεσμένος. Όταν ο ατμός είναι υγρός έχει εξαντληθεί ένα μέρος της δυνατότητας του για θέρμανση της διεργασίας πρέπει επομένως να προσαχθεί περισσότερος ατμός για την κάλυψη των θερμικών απαιτήσεων. Επιπλέον, η παρουσία συμπυκνώματος επάνω στις επιφάνειες εναλλαγής ελαττώνουν το συντελεστή μεταφοράς θερμότητας άρα και την απόδοση του εναλλάκτη. Ανεπιθύμητη είναι και η παρουσία υπέρθερμου ατμού σε ένα εναλλάκτη, επειδή ο υπέρθερμος ατμός έχει περίπου 100 φορές μικρότερο συντελεστή μεταφοράς θερμότητας από τον συμπυκνούμενου ατμό. Έτσι, έως ότου ψυχθεί και φθάσει σε θερμοκρασία κορεσμού «αχρηστεύει» ένα μέρος της επιφάνειας εναλλαγής.

91 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Σωληνώσεις διανομής ατμού Οι σωληνώσεις διανομής ατμού είναι σημαντικός παράγων κόστους μιας βιομηχανικής εγκατάστασης γι΄ αυτό δίνεται προσοχή στο βέλτιστο σχεδιασμό. Ένα ιδανικό σύστημα διανομής ατμού θα πρέπει να μεταφέρει τον ατμό από τη μικρότερη διαδρομή, στο μικρότερης διαμέτρου σωλήνα, με την ελάχιστη απώλεια θερμότητας και την ελάχιστη πτώση πίεσης που επιτρέπουν οι ειδικές συνθήκες της εγκατάστασης. Ορισμένοι από τους παράγοντες αυτούς είναι αντίθετοι μεταξύ τους και από αυτό ακριβώς απορρέει η έννοια της βελτιστοποίησης του συστήματος διανομής ατμού. Όσο μικρότερη είναι η διάμετρος του σωλήνα π.χ., τόσο μεγαλύτερη είναι η πτώση πίεσης και η βέλτιστη διάμετρος είναι εκείνη που δίνει το ελάχιστο συνολικό κόστος. Επίσης όσο μεγαλύτερη είναι η πίεση του ατμού τόσο περισσότερος ατμός μεταφέρεται από σωλήνα δεδομένης διαμέτρου αλλά συγχρόνως τόσο ανθεκτικότερα πρέπει να είναι τα τοιχώματα. Επιπλέον, επειδή η θερμοκρασία του είναι υψηλότερη αυξάνουν οι θερμικές απώλειες.

92 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Σωληνώσεις διανομής ατμού Η διατομή του σωλήνα όμως δεν επιλέγεται με μόνο κριτήριο τη βέλτιστη πτώση πίεσης. Κατ' αρχή η ταχύτητα του ατμού στους αγωγούς δεν πρέπει να υπερβαίνει κάποια όρια, ιδιαίτερα όταν υπάρχει συμπύκνωμα μαζί με τον ατμό. Επιπλέον, συνήθως στις σωληνώσεις ατμού πρέπει να υπάρχει υπερεπάρκεια πίεσης η οποία στραγγαλίζεται μέσω μιας βαλβίδας που τοποθετείται στην είσοδο του τροφοδοτούμενου μηχανήματος. Η πτώση πίεσης στους σωλήνες δεν πρέπει να υποκαθιστά τη δράση της βαλβίδας. Η βαλβίδα τοποθετείται για την ευχερή ρύθμιση της ροής. Για να ανταποκριθεί σ' αυτό το ρόλο πρέπει να υπάρχει διαθέσιμη πίεση για τη βαλβίδα. Αν η πτώση πίεσης λόγω τριβών στις σωληνώσεις είναι πολύ μεγάλη σε σχέση με την πτώση πίεσης της βαλβίδας περιορίζεται η ρυθμιστική ικανότητα της βαλβίδας. Το άνοιγμα της βαλβίδας πολύ λίγο θα επηρεάζει τη ροή επειδή η αύξηση της ταχύτητας προκαλεί αύξηση των τριβών στις σωληνώσεις και εξουδετερώνει την ελάττωση των τριβών μέσω της βαλβίδας.

93 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Πίεση διανομής ατμού Γενικά, είναι προτιμότερη η παραγωγή και διανομή του ατμού σε υψηλή πίεση, ώστε η διατομή των σωλήνων να είναι μικρή και η μεταφερόμενη ενέργεια και εξέργεια μεγάλη. Οι διεργασίες όμως έχουν διάφορες απαιτήσεις. Ο ατμός που τροφοδοτείται σε μια διεργασία θα πρέπει να είναι κατά το δυνατόν χαμηλότερης πίεσης επειδή:  Ο ατμός χαμηλής πίεσης έχει μικρότερο κόστος  Όσο χαμηλότερη είναι η πίεση τόσο περισσότερη ενέργεια εκλύεται κατά την υγροποίηση (ανά kg ατμού) άρα απαιτείται μικρότερη ποσότητα ατμού για δεδομένο φορτίο  Αποφεύγεται υπερθέρμανση του θερμαινόμενου υλικού δεδομένου ότι ο ατμός χαμηλής πίεσης έχει και μικρότερη θερμοκρασία

94 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Πίεση διανομής ατμού Σε μεγάλες βιομηχανικές εγκαταστάσεις επιλέγονται συνήθως τρία επίπεδα πίεσης: Ατμός υψηλής πίεσης, συνήθως υπέρθερμος bar, χρησιμοποιείται για κίνηση μηχανημάτων όπως συμπιεστές, ατμοστρόβιλους ηλεκτροπαραγωγής κλπ. Ατμός μέσης πίεσης, συνήθως 10 έως 15 bar, είναι κατά κύριο λόγο ο ατμός που χρησιμοποιείται στις διεργασίες σε διάφορες χρήσεις: για κίνηση, έκπλυση, καθαρισμό, απομάκρυνση αερίων, καθώς και για θέρμανση διεργασιών, δοχείων αποθήκευσης, κλπ. Ατμός γαμηλής πίεσης, μικρότερης των 5 bar, παράγεται στην έξοδο στροβίλων αντίθλιψης καθώς και ως ατμός εκτόνωσης συμπυκνωμάτων. Στο λεβητοστάσιο παράγεται ατμός χαμηλής πίεσης (συνήθως 2bar απόλυτη) από την έξοδο ατμοστροβίλων που χρησιμοποιούνται για κίνηση των αντλιών και ανεμιστήρων που απαιτούνται για την ατμοπαραγωγή. Ο ατμός αυτός χρησιμοποιείται επιτόπου για την απαέρωση και προθέρμανση του νερού τροφοδοσίας του λέβητα.

95 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Απομάκρυνση συμπυκνώματος Συμπύκνωμα εμφανίζεται στους σωλήνες μεταφοράς ατμού λόγω των θερμικών απωλειών καθώς και κατά την εκκίνηση. Το συμπύκνωμα έχει πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα από τον ατμό και καθώς συμπαρασύρεται πέφτει με ορμή σε βαλβίδες, γωνιές και λοιπά εξαρτήματα δημιουργώντας κρουστικό κύμα που είναι καταστροφικό για τις εγκαταστάσεις καθώς διαβρώνει τα τοιχώματα και καταπονεί τα μηχανήματα. Για το λόγο αυτό είναι πολύ σημαντική η αποφυγή δημιουργίας ή η απομάκρυνση του συμπυκνώματος.

96 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Απομάκρυνση συμπυκνώματος  Ο ατμός που τροφοδοτείται στο δίκτυο πρέπει να είναι ελαφρά υπέρθερμος ή τουλάχιστον να μην περιέχει υγρασία  Οι γραμμές ατμού πρέπει να μονώνονται  Οι γραμμές ατμού πρέπει να τοποθετούνται υπό κλίση ώστε το συμπύκνωμα να συλλέγεται και να απομακρύνεται από το κατώτερο σημείο. Είναι προτιμότερο η κλίση να είναι κατά την, κατεύθυνση της ροής ώστε να μην παρεμποδίζεται η ροή του συμπυκνώματος από τη ροή του ατμού. Όταν η ροή του συμπυκνώματος είναι αντίθετη με τη ροή ατμού επιλέγεται μεγαλύτερη κλίση.  Οι διακλαδώσεις συνδέονται πάντα στο άνω μέρος της κύριας γραμμής διανομής ώστε να μη γεμίζουν με συμπύκνωμα. Η βαλβίδα απομόνωσης τοποθετείται κοντά στο σημείο λήψης.  Η ταχύτητα του ατμού δεν πρέπει να υπερβαίνει κάποια όρια που κυμαίνονται από 15 m/s για υγρό ατμό έως 45 m/s για υπέρθερμο ατμό.

97 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Απομάκρυνση συμπυκνώματος Ατμοπαγίδα είναι η διάταξη που απομακρύνει αυτόματα το συμπύκνωμα χωρίς να επιτρέπει τη διαφυγή ατμού. Ατμοπαγίδες τοποθετούνται:  Σε όλα τα σημεία του δικτύου όπου συλλέγεται συμπύκνωμα, όπως στο κάτω μέρος κατακόρυφου σωλήνα διανομής ατμού και σε όλους τους θύλακες συλλογής συμπυκνώματος,  Στην έξοδο των εναλλακτών. Η απομάκρυνση του συμπυκνώματος είναι κρίσιμη για την καλή λειτουργία του εναλλάκτη. Η κάλυψη μέρους της επιφάνειας εναλλαγής με συμπύκνωμα εμποδίζει την επαφή με τον ατμό και ελαττώνει την απόδοση. Ανάλογα με την αρχή λειτουργίας τους οι ατμοπαγίδες κατατάσσονται σε:  Μηχανικές  Θερμοστατικές  Θερμοδυναμικές  Ακροφύσια εκκένωσης

98 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Άλλα όργανα δικτύου διανομής ατμού Βαλβίδες: Τα όργανα ελέγχου της ροής κατατάσσονται σε τρεις κατηγορίες:  Διακόπτες ροής, όπως δικλείδες, συρταρωτές βαλβίδες και κρουνοί.  Ρυθμιστικά, όπως μειωτήρες πίεσης και ρυθμιστικές βαλβίδες.  Ασφαλιστικά, όπως βαλβίδες αντεπιστροφής και ασφαλιστικές δικλείδες. Αφυγραντές ατμού: Κατά τη μεταφορά ατμού, ιδίως όταν οι σωληνώσεις δεν είναι μονωμένες, δημιουργούνται μικρές σταγόνες που παραμένουν αιωρούμενες μαζί με τον ατμό. Οι αφυγραντές είναι απλές διατάξεις όπου ο ατμός αναγκάζεται να αλλάξει κατεύθυνση, οπότε οι σταγόνες, λόγω της μεγαλύτερης ορμής τους, δεν μπορούν να ακολουθήσουν τη διαδρομή, προσκρούουν στα τοιχώματα όπου αποτίθενται, συγκεντρώνονται σε μορφή υγρού συμπυκνώματος και απομακρύνονται. Συνήθως είναι ένα δοχείο όπου η ταχύτητα του ατμού ελαττώνεται ενώ στη ροή παρεμβάλλεται μια πλάκα όπου προσκρούει ο ατμός και αποθέτει τις σταγόνες. Το συμπύκνωμα συλλέγεται και απομακρύνεται από το κάτω μέρος του δοχείου.

99 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Άλλα όργανα δικτύου διανομής ατμού Εξαερωτές: Όταν διακόπτεται η λειτουργία στο δίκτυο πρέπει να αποκαθίσταται ατμοσφαιρική πίεση με την είσοδο αέρα ώστε να μη δημιουργηθεί υποπίεση λόγω συμπύκνωσης του υδρατμού. Με την επανάληψη λειτουργίας πρέπει να απομακρυνθεί ο αέρας ο οποίος, εμποδίζει την ομαλή λειτουργία των εναλλακτών. Οι εξαερωτές είναι συνήθως απλές θερμοστατικές βαλβίδες. Φέρουν ένα μεταλλικό στέλεχος το οποίο όταν βρίσκεται σε επαφή με ατμό διαστέλλεται και κλίνει την έξοδο, ενώ κατά την εκκίνηση ή κατά τη διακοπή λειτουργίας η βαλβίδα παραμένει ανοιχτή. Διατάξεις εξαερισμού τοποθετούνται στα ανώτερα σημεία των γραμμών μεταφοράς ατμού και συμπυκνώματος, στους εναλλάκτες, στις ατμοπαγίδες κλπ. Φίλτρα: Ο ατμός συμπαρασύρει στερεές ακαθαρσίες όπως σκουριές και άλατα που κάθονται στις έδρες των βαλβίδων και δεν τις αφήνουν να κλείσουν. Προβλήματα αποθέσεων δημιουργούνται και σε άλλα όργανα και μηχανήματα. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται φίλτρα που τοποθετούνται πριν από κάθε συσκευή που χρειάζεται προστασία.

100 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Απώλειες κατά την εκτόνωση ατμού Στις διεργασίες επιδιώκουμε την τροφοδότηση ατμού με τη μικρότερη δυνατή πίεση. Ο λέβητας όμως λειτουργεί σε σταθερή πίεση η οποία καθορίζεται από τη διεργασία που απαιτεί την υψηλότερη θερμοκρασία στο εργοστάσιο όπως και από τις ανάγκες για παραγωγή έργου. Για τη  της πίεσης από την πίεση παραγωγής του λέβητα στην οικονομικότερη πίεση διανομής και χρήσης του ατμού χρησιμοποιούνται μειωτήρες πίεσης ατμού (βαλβίδες εκτόνωσης). Κατά την εκτόνωση παράγεται ατμός ίσης ενθαλπίας, υπέρθερμος ή με μικρότερο ποσοστό υγρασίας, υπάρχει όμως αναπόφευκτα απώλεια εξέργειας. Συνεπώς, η εκτόνωση του ατμού από υψηλότερη σε χαμηλότερη πίεση πρέπει να αποφεύγεται γιατί αυτό αναπόφευκτα οδηγεί σε απώλεια χρήσιμου έργου. Όταν η εκτόνωση είναι απαραίτητη θα πρέπει να διερευνάται η δυνατότητα εκτόνωσης με σύγχρονη εκμετάλλευση του έργου πίεσης που μπορεί να δώσει ο ατμός και σαν τελευταία λύση να αποφασίζεται η εγκατάσταση βαλβίδας εκτόνωσης. Η εκτόνωση του ατμού μέσω ενός ατμοστρόβιλου με σύγχρονη παραγωγή μηχανικού έργου (που μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε για παραγωγή ηλεκτρισμού είτε για κίνηση) αποτελεί την άριστη λύση.

101 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Θερμικές απώλειες και απώλειες από διαρροές κατά τη διανομή ατμού Οι απώλειες από διαρροές ατμού ή θερμότητας κατά τη μεταφορά του ατμού από τον ατμολέβητα προς τα σημεία καταναλώσεως του, θεωρούνται συνήθως μικρές αλλά σε εγκαταστάσεις με κακή συντήρηση μπορεί να αντιπροσωπεύουν σημαντικά ποσά καυσίμου. Σε μια βιομηχανική εγκατάσταση τα σημεία που συχνότερα παρατηρούνται διαρροές ατμού είναι: Κακή στεγανοποίηση συνδέσεων Ασφαλιστικές δικλίδες των ατμολεβήτων Κατεστραμμένες φλάντζες σωληνώσεων ή στυπιοθλίπτες βανών Ατμοπαγίδες που δεν λειτουργούν σωστά Σταματημένα μηχανήματα που οι βάνες απομονώσεως τους έχουν διαρροή κλπ.

102 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Εκτίμηση της ποσότητας ατμού που διαφεύγει από οπή γνωστής ισοδύναμης διαμέτρου

103 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Θερμικές απώλειες από σωληνώσεις χωρίς μόνωση (μήκους 10 μέτρα), με παραμέτρους την πίεση του (κορεσμένου) ατμού και τη διατομή του σωλήνα

104 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Εξοικονόμηση ενέργειας από την αξιοποίηση των συμπυκνωμάτων Η θερμότητα που περιέχουν τα συμπυκνώματα φθάνει το 20 έως 25% της θερμότητας που αρχικά προσδίδεται στον ατμό. Η συλλογή συνεπώς των συμπυκνωμάτων δεν εξοικονομεί μόνο νερό τροφοδοσίας του λέβητα αλλά και θερμότητα. Ο ατμός που παράγεται κατά την εκτόνωση συμπυκνωμάτων μεγάλης πίεσης προς χαμηλότερη πίεση αποτελεί ένα οικονομικό μέσο θέρμανσης και θα πρέπει να μελετηθεί η δέσμευση και η αξιοποίηση του. Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος αξιοποίησης των συμπυκνωμάτων τις περισσότερες φορές είναι η επιστροφή τους στο δοχείο νερού τροφοδοσίας του λέβητα. Με τον τρόπο αυτό αξιοποιείται και το ίδιο το νερό και η θερμότητα του, προθερμαίνοντας το νερό τροφοδοσίας. Βεβαίως αν τα συμπυκνώματα έχουν προσμείξεις (όπως λάδια ή σκουριές) θα πρέπει να γίνεται πρώτα καθαρισμός τους.

105 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Γενικές οδηγίες για την εφαρμογή ενός προγράμματος εξοικονόμησης ενέργειας σε κύκλωμα ατμού Βασική προϋπόθεση σ' ένα τέτοιο πρόγραμμα είναι να γνωρίζουμε που καταναλώνεται ατμός και σε ποιες ποσότητες. Χρειάζεται δηλαδή ένα πλήρες ισοζύγιο ατμού. Για το σκοπό αυτό θα πρέπει να κατασκευαστεί πρώτα ένα διάγραμμα διανομής και καταναλώσεως ατμού, και μ' αυτό σαν βάση να γίνει το ισοζύγιο του ατμού. Το διάγραμμα θα πρέπει να περιλαμβάνει το λέβητα, τις γραμμές διανομής ατμού, τις βαλβίδες μείωσης της πίεσης, τα κύρια μηχανήματα συλλογής και επιστροφής συμπυκνωμάτων προς το λέβητα κλπ. Ένα τέτοιο διάγραμμα είναι πολύ πιθανό να φέρει στο φως τμήματα σωληνώσεων που τροφοδοτούνται με ατμό χωρίς να χρησιμοποιούνται πια, διακλαδώσεις ατμού άχρηστες ουσιαστικά που απλώς επιμηκύνουν τις σωληνώσεις διανομής κλπ.

106 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Γενικές οδηγίες για την εφαρμογή ενός προγράμματος εξοικονόμησης ενέργειας σε κύκλωμα ατμού Κατά τον αρχικό αυτό έλεγχο θα πρέπει να γίνει συστηματικός υπολογισμός των ροών ατμού, των διατομών των σωληνώσεων και των τριβών. Σε ορισμένες διαδρομές ίσως είναι αναγκαίο να τοποθετηθεί μια δεύτερη γραμμή παράλληλα με την πρώτη ή ορισμένα τμήματα σωληνώσεων να αφαιρεθούν τελείως. Με την τοποθέτηση μανόμετρων μπορούν να μετρηθούν πιέσεις σε ορισμένα κρίσιμα σημεία και η διαφορά πίεσης να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο ροών και αντιστρόφως. Οι μέγιστες και οι ελάχιστες ροές θα πρέπει να ληφθούν υπόψη στους υπολογισμούς. Οι καταναλώσεις ατμού που υπολογίζονται θα πρέπει να συγκριθούν με αυτές που αναφέρει ο κατασκευαστής για τα διάφορα μηχανήματα. Οι μονώσεις των σωλήνων και μηχανημάτων που χρησιμοποιούν ατμό θα πρέπει να ελεγχθούν και να ενισχυθούν αν αυτό κρίνεται σκόπιμο.

107 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Βασικές αρχές προγράμματος εξοικονόμησης ενέργειας σε κύκλωμα ατμού

108 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Γενικές οδηγίες για την εφαρμογή ενός προγράμματος εξοικονόμησης ενέργειας σε κύκλωμα ατμού Ένα πρόγραμμα περιοδικού ελέγχου και συντήρησης όλων των ατμοπαγίδων μπορεί να εξοικονομήσει σημαντικά ποσά καυσίμου. Ατμός εκτόνωσης που διαφεύγει στην ατμόσφαιρα πρέπει να αξιοποιηθεί. Βεβαίως η μεγαλύτερη βαρύτητα του προγράμματος πρέπει να δοθεί στη βελτίωση του βαθμού απόδοσης του ατμολέβητα. Αύξηση του βαθμού απόδοσης του ατμολέβητα κατά 2-3% μπορεί να εξοικονομήσει περισσότερο καύσιμο απ' ότι είναι δυνατό να εξοικονομηθεί σ' όλο το υπόλοιπο κύκλωμα ατμού. Σ' όλη αυτή την προσπάθεια δεν θα πρέπει να παραγνωρίζεται ο ρόλος του προσωπικού. Η ενημέρωση του προσωπικού σχετικά με το κόστος του ατμού, την επιβάρυνση του κόστους του τελικού προϊόντος από τα έξοδα ατμοπαραγωγής, την ουσιαστική αξία που έχει ένα τέτοιο πρόγραμμα και τα αναμενόμενα απ' αυτό οικονομικά αποτελέσματα, όχι μόνο θα βοηθήσει το πρόγραμμα αλλά μπορεί να παίξει αποφασιστικό ρόλο στην επιτυχία ή αποτυχία του.

109 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Συστήματα διανομής ατμού Γενικές οδηγίες για την εφαρμογή ενός προγράμματος εξοικονόμησης ενέργειας σε κύκλωμα ατμού Τέλος, το να πάρουμε ορισμένα μέτρα δίνοντας μερικές εντολές δεν αρκεί. Η εξοικονόμηση ενέργειας είναι μια συνεχής διαδικασία. Πρέπει σε ορισμένα χρονικά διαστήματα και με βάση κάποιο πρόγραμμα να γίνεται παρακολούθηση των καταναλώσεων και σύγκριση τους με γνωστές τυπικές καταναλώσεις για ανάλογες εργασίες. Το πρόγραμμα εξοικονόμησης ενέργειας πρέπει να είναι ευέλικτο και να προσαρμόζεται ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας του εργοστασίου.

110 Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων Εξοικονόμηση ενέργειας σε συστήματα μεταφοράς θερμότητας


Κατέβασμα ppt "“Μεθοδολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας & Βελτιστοποίησης Βιομηχανικών Συστημάτων” 10ο Εξάμηνο – Κωδικός Μαθήματος 245 Δρ Γεώργιος Σκόδρας Επίκουρος Καθηγητής."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google