РАСЧЕТ  ЭФФЕКТИВНОСТИ  ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  СУШИЛЬНЫХ  КОМПЛЕКСОВ

Герасимчик  Сергей  Антонович

студент  3  курса,  кафедра  автоматизации  производственных  процессов  и  электротехники,  БГТУ,  Республика  Беларусь,  г.  Минск

E-mail:  studentjok@mail.ru

Пустовалова  Наталья  Николаевна

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  БГТУ,  Республика  Беларусь,  г.  Минск

Высокие  темпы  прироста  потребления  электроэнергии  по  сравнению  с  другими  видами  энергоносителей  являются  мощным  стимулом  развития  экономики  страны,  основанном  на  внедрении  передовых  энерго-  и  ресурсосберегающих  технологий,  повышения  уровня  автоматизации  и  регулирования  производственных  процессов.  Увеличение  цены  на  топливно-энергетические  ресурсы  резко  повышают  экономическую  значимость  древесины.  Что  же  касается  деревообработки,  то  здесь  самый  энергоемкий  процесс  —  сушка,  от  которой  во  многом  зависит  качество  изделий  древесины.

Производство  качественных  деревянных  конструкций  невозможно  без  высокопроизводительной  и  эффективной  сушки.  Значительная  энергоёмкость  существующей  технологии  сушки  пиломатериалов  обусловливает  ак­туальность  обращения  к  более  рациональным  технологиям,  основанным  на  использовании  тепловой  энергии  от  сжигания  отходов  деревообработки:  коры,  опилок,  стружки,  обрезков.

Преимущества  древесных  отходов  по  сравнению  с  другими  видами  топлива  состоит  в  том,  что  использование  отходов  в  качестве  топлива  позволяет  получать  самую  дешевую  тепловую  энергию  и  проблема  утилизации  древесных  отходов  решается  наиболее  эффективным  путем.

При  сушке  пиломатериалов  применяются  аэродинамические  камеры,  в  которых  установлены  ТЭНы  и  вентиляторы  для  принудительной  циркуляции  воздуха  в  камере.  Существующая  технология  сушки  древесины  предусматривает  постоянное  использование  пяти  аэродинамических  камер  общим  объемом  350  м³.

Фирмой  ООО  «Макил»  разработаны  технологические  схемы  сушильных  комплексов  (СК)  на  базе  теплоагрегатов  УВН  100—500  кВт  с  воздушным  теплоносителем.

Отличительной  особенностью  комплексов  является  способ  подогрева  сушильного  агента  —  циркулирующего  в  камерах  воздуха.  В  отличие  от  общепринятых  схем,  нагрев  воздуха  производится  в  теплообменнике  воздухонагревательных  установок  УВН  непосредственно  при  сжигании  древесных  отходов.  Этот  процесс  можно  отнести  к  классу  конвективной  безкалориферной  сушки  с  теплоагрегатом  на  древесных  отходах.

Преимуществом  такой  сушки  является:

·     значительное  сокращение  тепловых  потерь  при  теплопередаче  и  из-за  рассеивания  ввиду  отсутствия  промежуточного  теплоносителя;

·     более  эффективный  нагрев  теплоносителя  (воздуха)  за  счет  большей  разности  температуры  между  теплоносителем  и  горючими  газами  в  теплообменнике  УВН;

·     значительно  меньшие  эксплуатационные  расходы  процесса  сушки,  так  как  не  нужна  обработка  воды  и  периодическое  испытание  котельно-трубопроводной  системы.

В  состав  комплекса  входят  камерный  блок  (камеры)  и  энергетический  блок  (топочная).  Камерные  блоки  комплекса  имеют  объем  единовременной  загрузки  от  10  до  150  м³.  Возможно  использование  и  цельнометаллических  камер  серийного  производства.  Камера  оборудована  системой  автоматизации  различного  уровня  управления.

Нагретый  воздух  в  энергетическом  блоке  СК  обеспечивает  автономную  работу  сушильного  комплекса  и  экологическую  чистоту  всего  производства,  так  как  уровень  ПДК  вредных  веществ  в  продуктах  сгорания  не  превышает  норму.  Теплоагрегаты  УВН  позволяют  сжигать  при  естественной  влажности  кусковые  (до  1  м)  и  мягкие  (опилки)  отходы,  а  также  другое  биотопливо  растительного  происхождения.

Воздухонагревательные  установки  обеспечивают  бездефектную  конвективную  сушку  пиломатериалов  из  древесины  хвойных  и  твердых  лиственных  пород  по  II  категории  качества  без  использования  системы  увлажнения  сушильного  агента  с  прерывистой  циркуляцией  воздуха.  Воздушный  поток  внутри  камеры  обеспечивается  осевыми  вентиляторами.  Выбор  метода  контроля  процесса  сушки  зависит  от  требуемого  качества  и  объема  пиломатериалов.

Лесосушильный  комплекс  представляет  собой  блок  из  двух  сушильных  камер  по  50  м³  условного  материала  и  помещения  топочной,  в  котором  установлены  две  воздухонагревательные  установки  УВН-250А.  Камера  снабжена  вертикально-поперечной  системой  внутренней  рециркуляции  воздуха  производительностью  250  тыс.  м³/час  на  базе  осевых  вентиляторов.  Система  рециркуляции  воздуха  может  быть  автоматически  реверсируемая.

Обслуживание  воздухонагревательных  установок  УВН-250А  осуществляется  одним  оператором  в  смену,  который  одновременно  следит  за  режимами  сушки.  Контроль  и  управление  режимом  сушки  осуществляет  управляющая  система  АСК-6.

Расчет  эффективности  применения  сушильных  комплексов  «Макил».  Годовой  расход  электроэнергии  на  сушку  древесины  аэродинамическими  камерами  составляет,  кВт•ч/год:

W_р  =  Р_i  k_n  k_t  T_раб•10^-3,

где  Р_i  —  номинальная  мощность  i-ого  электродвигателя,  кВт; 

k_n  —  коэффициент  загрузки  электродвигателя  по  мощности; 

k_t  —  коэффициент  загрузки  электродвигателя  по  времени; 

Т_раб  —  годовой  фонд  рабочего  времени  сушильной  установки,  час.

  W_р  =  20  •  15  •  0,8  •  0,75  •  8760  •  10^-3  =  1  576,8  тыс.  кВт•ч.

Энергоемкость  процесса  сушки  при  внедрении  сушильных  комплексов  ООО  «Макил»  составляет  50  кВт•ч/м³.

Потребляемые  энергоресурсы  сушильных  комплексов:  при  U  =  380  В,  Р  =  30  кВт  и  отходов  древесины  до  1  т/сутки  или  320  т  в  год.  Годовой  оборот  комплекса  составляет  4000  м³/год.

Годовой  расход  электроэнергии  составит:

W_р  =  4  •  30  •  0,8  •  0,70  •  8760  •  10^-3  =  588,7  тыс.  кВт•ч

Экономия  электроэнергии  при  замене  сушильных  установок  составит

W_э  =  1576,8  –  588,7  =  988,1  тыс.  кВт•ч/год.

Стоимость  сэкономленной  электроэнергии:

Э  =  ΔW*  C,  руб.,

где  С  —  стоимость  кВт∙ч  электроэнергии,  руб./кВт∙ч.(170т.руб/  кВт•ч).

Стоимость  сэкономленной  электроэнергии:

Э  =  ΔW∙  C  =  988,0  •  170000  =  167977т.бел.  руб.

При  ориентировочном  определении  капитальных  вложений  (К)  согласно  [1]  стоимость  проектных  работ  —  4  %,  монтажных  —  3,  пуско-наладочных  —  5  %  от  стоимости  оборудования  (С_обор.,  т.  руб.).

К  =  1,12  С_обор.,  т.  руб

При  стоимости  сушильных  установок  357085,7  тысяч  белорусских  рублей  капитальные  вложения:

К  =  1,12  •  357085,7  =  399936  т.  бел.руб.

Срок  окупаемости:

S_о  =  К/Э,  мес.

S₀  =399936  /167977  =  2,3  года.

Требуемый  уровень  качества  высушенных  пиломатериалов  обеспечивается  применением  специальных  температурно-влажностно-временных  режимов  и  конструкцией  сушильных  камер,  в  рабочем  объёме  которых  должно  поддерживаться  соответствующее  равномерное  температурно-влажностное  поле,  а  также  технически  грамотным  выбором  теплового  оборудования.

Выполненные  расчёты  свидетельствуют  о  высокой  экономической  эффективности  внедрения  новых  сушильных  комплексов  с  применением  отечественных  биотопливных  теплогенераторов  производства  ООО  «Макил».  Основа  эффективности  нетрадиционной  технологии  —  теплогенератор,  работающий  на  «даровом»  топливе,  что  позволяет  значительно  экономить  средства  предприятия.  Данное  мероприятие  ведет  к  значительной  экономии  электроэнергии  при  небольшом  сроке  окупаемости.  Использование  импортных  сушильных  комплексов  представляется  экономически  недостаточно  эффективным  для  отечественных  деревообработчиков:  цена  одной  сушильной  камеры  с  загрузочным  объёмом  в  25  м³  составляет  16—33  тыс.  долл.  США  [2].

При  этом  сжигание  отходов  деревообработки  позволяет  избавиться  от  мусора  на  территории,  экономить  на  экологическом  налоге,  и  при  этом  эффективно  сушить  пиломатериалы.

Важным  источником  экономии  топлива  является  повышение  КПД  котлоагрегата  за  счёт  автоматизации  регулирования  экономичности  процессa  горения.  Коэффициент  полезного  действия  котельной  установки  определяется  в  основном  потерями  тепла  с  продуктами  сгорания,  а  также  потерями  тепла  вследствие  химической  неполноты  сгорания  топлива.

Для  поддержания  минимальной  суммы  потерь  тепла  в  котлоагрегате  при  разных  нагрузках  необходимо  применение  регуляторов  соотношения  «топливо-воздух»,  обеспечивающих  оптимальный  избыток  воздуха  в  топке.

Для  расчета  эффективности  применения  сушильных  комплексов  была  разработана  программа  на  языке  Visual  Basic  for  Applications,  которая  в  среде  приложения  Excel  позволяет  рассчитать  различные  параметры  процессов  в  зависимости  от  конкретных  рассматриваемых  установок.

Список  литературы:

1. Анищенко  В.А.,  Толкачева  Н.В.,  Фиков  А.С.,  Мороз  Д.Р.  Формирование  и  оценка  экономии  электрической  энергии  промышленных  потребителей  //  Энергоэффективность.  —  2007.  —  №  2.  —  С.  6—8.
2. Методические  рекомендации  по  составлению  технико-экономических  обоснований  для  энергосберегающих  мероприятий  /  Комитет  по  энергоэффективности  при  СМ  РБ.  Минск:  Учеб.-выставоч.  и  издат.  центр  УП  «Белэнергосбережение».  2003.  —  60  с.