Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

83
7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 1/83 INSTRUMENTE INFORMATICE CURS 11

Transcript of Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

Page 1: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 1/83

INSTRUMENTE INFORMATICE

CURS 11

Page 2: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 2/83

INTEGRAREA PROCESELOR LANIVEL DE PLATFORMA

INDUSTRIALA

Page 3: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 3/83

PLATFORMA

Page 4: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 4/83

Page 5: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 5/83

Page 6: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 6/83

Heat Engine

Remember?

   H   i  g   h  q  u  a   l   i   t  y

  o   f   H  e  a   t

   L  o  w

   q  u  a   l   i   t  y

  o

   f   H  e  a   t

power 

Page 7: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 7/83

Heat Engine

   f  u  e   l

   H  e  a   t

power 

From Energy Point of View An Industrial Site is somethinglike a complex heat engine

PROCESS 1

PROCESS 2

PROCESS 3

PROCESS n

    R   e   s

    i   d   u   a    l

    h   e   a    t

    P   r  o

  d   u  c   t   s

 A typicalTotal Site

LowEfficiency of

fuel using

HighEfficiency offuel using

Page 8: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 8/83

Page 9: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 9/83

Page 10: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 10/83

Page 11: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 11/83

Page 12: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 12/83

• Majoritatea proceselor industriale existente si cuprecadere rafinãriile se confruntã cu o serie deprobleme referitoare la utilizarea în viitor a sistemelorenergetice si de utilitãti. În general, aceste problemesunt urmãtoarele:

• Necesitatea de a reduce consumurile energetice ca oparte a cerintei continue de a reduce costurile de

operare si de a-si mentine astfel competivitatea.

• Necesitatea de a înlocui cazanele de abur vechi si

ineficiente sau de a instala noi facilitãti pentrucogenerare.

•  Asigurarea rãcirii corespuzãtoare a proceselor.

Page 13: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 13/83

Problemele care se pun sunt urmãtoarele:• ce tip de sistem de rãcire

• care sã fie modalitatea de dezvoltare a sistemului.• Capacitatea de operare a instalatiilor. Pentru marea

majoritate a rafinãriilor capacitatea este un element

foarte important. De cele mai multe ori capacitateaefectiva a sistemelor de utilitãti reprezintã factorul carelimiteazã cresterea capacitãtii de productie.

• Strategia optimã de integrare, respectiv care suntinstalatiile care trebuie integrate si care sunt aceleaprin a cãror integrare beneficiul este mic sau nul. De

asemenea, care este strategia de integrare pe termenlung care trebuie avutã în vedere în cazul unei rafinãrii?• Construirea de noi instalatii si cum se poate realiza

dezvoltarea platformei în cazul constrângerilor impusede infrastructura existentã a sistemului de utilitãti?

Page 14: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 14/83

• Numãrul si presiunea optimã a nivelelor de abur.

• Sunt sistemele de furnizarea ale aburului optime înconditiile curente si viitoare de functionare ainstalatiilor?

• Cele mai multe rafinãrii se confruntã cu un exces deabur de joasã presiune.

• Putem sã acceptãm situatia existentã?

• Care sunt presiunile optime pentru abur în cazul uneirafinãrii si cum se poate îmbunãtãti aceastã situatie?

• Emisiile de gaze (SO2, NOX) si necesitatea de a sereduce aceste emisii.

Page 15: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 15/83

 A?

C?

Page 16: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 16/83

Page 17: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 17/83

 Analiza Pinch traditionalã duce la obtinerea necesaruluiminim de energie pentru un proces, printr-un procedeude proiectare sistematic în cinci etape:

- culegerea datelor din proces;

- stabilirea obiectivelor pentru necesarul minim de energie, realizabil practic;-examinarea modif icãrilor care trebuie efectuate în cadrul procesului pentruatingerea obiectivului propus;- realizarea proiectului de instalatie care corespunde obiectivelor propuse;-optimizarea instalatiei prin considerarea costurilor energetice si de investiti i.

 Aceastã metodologie asigurã realizarea de proiecte

pentru instalatii integrate termic, obtinându-se economiiimportante atunci când aplicarea analizei Pinch estecuplatã si cu o strategie corectã de investitii.

Page 18: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 18/83

Evolutia tehnicii de analizã Pinch a permis extindereametodologiei la analiza unei platforme formatã din maimulte instalatii legate între ele prin intermediul

sistemului de util itãti propriu acestora, sau care apartine întreagii platforme.

 Aplicarea tehnicii poate fi realizatã si pentru cazul cândse are în vedere ca integrarea sã se facã direct princurentii de proces.

Page 19: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 19/83

Metodologia de analiza a nivelului de integrare a proceselor individuale de pe oplatformã chimicã utilizeazã principiile de bazã ale analizei Pinch.Dar, în acest cazul platformei intregi, este evident ca analiza depãseste limitele

proceselor individuale.Ea (analiza) are ca obiectiv, scoaterea in evidenta a potentialul de schimbenergetic între doua sau mai multe procese individuale existente pe platformã,creând premisele realizãrii unei proiectãri optime a variantei de procese

integrate de pe platforma industriala. În unul dintre slide-urile anterioare a fost redatã o schemã tipicã pentru oplatformã industrialã: câteva procese (dintre care unele au si sistemul lorpropriu de uti litãti) ce sunt servite de sistemul central de uti litãti al platformei,

unele utili tãti necesare functionarii provenind de pe platformã, altele din exterior(obtinute pa baza de combustibili existenti/generati chiar in interiorulproceselor, sau avand ca provenienta surse din exterior), si formele de energie/putere reprezentand lucru mecanic, sau energie electrica, preluate din resurseproprii sau obtinute prin cogenerare.

Necesarul de abur pentru încãlzire sau rãcire determinã necesarul decombustibi l si potentialul de cogenerare prin intermediul sistemului de utilitãti.

Necesarul de utilitãti pentru încãlzire si rãcire al fiecãrui proces în parte estereprezentat pe curbele Grand Composite corespunzãtoare.

Page 20: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 20/83

Datoritã unor posibile carente in sistemului de organizare simanagement al unei platforme industriale (determinata de faptul ca

specialisti care proiecteazã si opereazã instalatii le, respectiv ceicare proiecteazã si opereazã sistemul de utilitãti apartin decompartimente diferite în cadrul platformei), de obicei, in prezent,dezvoltarea infrastructurii de utilitãti nu este coordonatã în mod

unitar la nivelul platformei, in destul de multe companii industriale.In consecinta:Luate la nivel de grup, un numãr de instalatii de pe platformã pot fiineficiente din punct de vedere economic, chiar dacã ele suntindependente din punct de vedere functional în cadrul platformei.

 Aceastã situatie duce la utilizarea ineficientã a resurselor.

Pentru cresterea performantelor energetice la nivel de platformãindustrialã este necesarã implementarea unui sistem unificat deproiectare, reproiectare si planificare a dezvoltãrii platformei si asistemului de utili tãti de pe platformã, având ca scop obtinerea de

produse cu consum minim de energie si costuri minime de capital.

Page 21: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 21/83

2 8 2

3 0

C W

3 0

C W

2 9 0

7 0

7 0

V H P

W = 3 0

2 8 0

3 8 4

u u e c a z

E x is t e n t P ro p u s c u m e t o d e c la s ic e

C o m b u s t ib i l

C o m b u st ib il

N o u

N o u

E x t in d e re

E x t in d e re

3 0 1 0 0P r o c e s 1 - 6

P r o c e s 1 - 6

Pro c e sN o u

2 8 2

3 0

C W

C o m b u st ib il

P r o c e s 1 - 6

STUDIU DE CAZ

Schema simpli ficatã a unei platformeindustriale si a sistemului de util itãti.

Nota: toate cifrele sunt in MW

Cazan suplimentar 

Turbina suplimentara

Procesnou pe

platforma

Page 22: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 22/83

Principalele Instrumente Grafice pentru analizaintegrãrii unei platforme chimice

Page 23: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 23/83

Evolutiile recente în tehnologia Pinch permitanalistului de proces sã stabileascã obiectivele

energetice ale întregii platforme.

 Aceste dezvoltãri sunt bazate pe construirea unor

profile geometrice, în planul Temperaturã – Entalpie,care prezintã situatia surplusurilor si deficitelor deentalpie la ale tuturor proceselor chimice cuprinse pe

platforma respectivã.

Page 24: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 24/83

I. Platforma industriala contine 4 procese(unitati de fabricatie), diferite - A, C, E,F, fiecare in parte fiind cu topologii

integrate energetic

II. Sistemul de utilitati, comun celor patruprocese anterior mentionate, estealcatuit 4 categorii de abur (VHP, HP,

MP, si LP) si apa de racire (CW):

Instrumentele grafice explicative,urmatoare, au la baza datele: Procesul A

Procesul C

Procesul E

Procesul F

Page 25: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 25/83

I. Curbele SP (Site Profiles)

Page 26: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 26/83

Se construiesc pornind de la curbele Grand Composite ale proceselorindividuale.

 Aceste curbe sunt modificate în douã etape:

1. Într-o primã etapã se eliminã din curbele Grand Composite acele portiuni încare necesarul de energie al procesului este satisfãcut în interiorul acestuia(se elimina “ buzunarele” ).

2. În cea de a doua etapã se revine la temperaturile reale ale fiecãrui proces,

mãrind temperaturile corespunzãtoare curentilor calzi cu 1/2 DTmin sireducând temperaturile corespunzãtoare curentilor reci cu 1/2 DTmin.

Notã: DTmin este acelasi pentru toate procesele implicate si egal cu cea mai

mare valoare optima pentru acestea.

Construirea curbei SP implicã generarea unei curbe compozite cu elementelecurbelor Grand Composite (doar curentii de proces) ale proceselor individualeimplicate. Rezultanta curbelor din zonele deficitare a tuturor proceselor

platformei va constitui zona deficitarã a acesteia, iar rezultanta curbelor dinzonele excedentare vor consti tui zona excedentarã a platformei. Pe diagramaT-H, în concordantã cu conventiile termodinamice, profilul curbei compozitereci (endo) se situeazã (la trasarea pe grafic) in zona diagramei cu valori

pozitive ale entalpiei si profilul curbei compozite calde a platformei sesitueazã (traseazã) pentru valori negative ale entalpiei.

Page 27: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 27/83

II. Curbele TSP (sau Balanced Total

Site Profiles)

Page 28: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 28/83

Provin din combinarea intre curbe SP, la care sunt

adãugate si utilitãtile (nivelele de abur si de agentifrigorifici utilizati pe platformã). Au echivalentulCurbelor Balanced Grand Compozite din

tehnologia Pinch pentru procese individuale,reprezentand de aceasta data modul cum sistemulde utilitati al platformei industriale asigura cuutilitatile potrivite (ca nivel termic) necesarulfiecarui proces existent pe platforma industriala.

Page 29: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 29/83

III. Curbele TSC (Total Site Composites)

Se obtin printr-o “ shiftaree dubla” prima data pe verticala dupa axa T curba excedenta

Page 30: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 30/83

Se obtin printr o shiftaree dubla , prima data, pe verticala, dupa axa T, curba excedentacoborand cu DTmin/2, iar curba deficit urcand cu DTmin/2, apoi avand loc o noua“ shiftare” (translatia simultana, de-a lungul axei entalpiei) a curbelor TSP deficitare (cele

sursa raman pe loc), pânã când acestea se ating într-un singur punct (lini ile util itatilor sevor atinge intr-un punct), care va reprezenta punctul Pinch al platformei (temperaturautilitatilor dau atingerea ce nu mai permite “shift”-area in continuare a partii deficitare aTSP va da temperatura de pinch a platformei). Aceste tipuri de curbe au corespondent pentru o instalatie individualã de pe platformã în

Shifted Composite Curves. Translatarea I

Se obtin printr-o “ shiftaree dubla” , prima data, pe verticala, dupa axa T, curba excedenta

Page 31: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 31/83

Se obtin printr o shiftaree dubla , prima data, pe verticala, dupa axa T, curba excedentacoborand cu DTmin/2, iar curba deficit urcand cu DTmin/2, apoi avand loc o noua“ shiftare” (translatia simultana, de-a lungul axei entalpiei) a curbelor TSP deficitare (cele

sursa raman pe loc), pânã când acestea se ating într-un singur punct (lini ile util itatilor sevor atinge intr-un punct), care va reprezenta punctul Pinch al platformei (temperaturautilitatilor dau atingerea ce nu mai permite “shift”-area in continuare a partii deficitare aTSP va da temperatura de pinch a platformei). Aceste tipuri de curbe au corespondent pentru o instalatie individualã de pe platformã în

Shifted Composite Curves. Translatarea II

Se obtin printr-o “ shiftaree dubla” , prima data, pe verticala, dupa axa T, curba excedenta

Page 32: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 32/83

p , p , p , p ,coborand cu DTmin/2, iar curba deficit urcand cu DTmin/2, apoi avand loc o noua“ shiftare” (translatia simultana, de-a lungul axei entalpiei) a curbelor TSP deficitare (cele

sursa raman pe loc), pânã când acestea se ating într-un singur punct (lini ile util itatilor sevor atinge intr-un punct), care va reprezenta punctul Pinch al platformei (temperaturautilitatilor dau atingerea ce nu mai permite “shift”-area in continuare a partii deficitare aTSP va da temperatura de pinch a platformei). Aceste tipuri de curbe au corespondent pentru o instalatie individualã de pe platformã în

Shifted Composite Curves.

PINCH-ul PLATFORMEI

Linia verticala rosie nu trebuiesa depaseasca linia verticalaalbastra, la deplasarea sprestanga a parti i deficitare a TSC

Page 33: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 33/83

Page 34: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 34/83

(rezumat)

IV Curbele TSUGC (Total Site Utility

Page 35: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 35/83

IV. Curbele TSUGC (Total Site Utility

Grand Composites)Uzual, se numesc “ Steam Profiles” in soft (STAR)

Zona specif icaapei de racire

Page 36: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 36/83

Curbele TSUGC pentru uti litãtile de pe platformã se obtin din curbaTSC printr-un procedeu similar cu construirea curbelor GrandComposites pentru procesele individuale. Pe aceastã curbã sereprezintã necesarul si deficitul de entalpie a util itãtilor pe diferitele

nivele de temperaturã.

Page 37: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 37/83

V. Curbe “ Steam Composites”

Pentru determinarea potentialului de cogenerare si pentru

Page 38: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 38/83

stabilirea obiectivelor, se utilizeazã o reprezentare într-o diagramãFactor Carnot (

 

ex

) - entalpie. Aceastã schimbare de coordonateface posibilã stabilirea directã a obiectivelor pentru cogenerare.

Pentru a exemplifica aceastã metodã se considerã (v. Slide-ul

urmator) un sistem simplu, cu o turbinã alimentatã cu abur defoarte înaltã presiune (VHP - Very High Presure steam) careproduce lucru mecanic si abur de înaltã presiune (HP - HighPressure steam). Exergia (echivalentul lucrului mecanic maxim

produs în conditii ideale) a aburului VHP este echivalentã cusuprafata 1-2-3-4, în timp ce exergia aburului HP este egalã cusuprafata 4-5-6-7.

Lucrul mecanic net produs în conditii ideale la destindereaaburului VHP la abur HP este egal cu diferenta exergiilor, deci cusuprafata 1-2-3-7-6-5. Lucrul mecanic produs în conditii reale este

proportional cu cel produs în conditii ideale, tinându-se cont deeficienta exergeticã a turbinei, ex.

 E x  V H P

Page 39: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 39/83

 E x  H P

W = ( E x  H P - E x  V H P )η   e x

5

1

7   3

c=04

ηex

H

6

2

W

Exergia (echivalentul lucruluimecanic maxim produs în conditiiideale) a aburului VHP esteechivalentã cu suprafata 1-2-3-4, întimp ce exergia aburului HP este

egalã cu suprafata 4-5-6-7.Lucrul mecanic, net, produs înconditii ideale la destindereaaburului VHP la abur HP este egalcu diferenta exergiilor, deci cu

suprafata 1-2-3-7-6-5.

Page 40: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 40/83

 Analiza platformei

folosim studiul de caz introdus inunul din slide-urile anterioare

 În slide-ul anterior, in care se face introducerea studiului de caz,

Page 41: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 41/83

, ,este prezentatã schematic o platformã industrialã pe care

functioneazã un numãr de sase procese. Pentru alimentarea cuenergie termica a acestor procese se utilizeazã abur de înaltãpresiune care provine de la o turbinã cu abur dupã destindereaaburului de foarte înaltã presiune.

Pe platformã existã, de asemenea, o barã de abur de mediepresiune prin care se recupereazã energie sub formã de abur de launele dintre procese si, cu acesta, se alimenteazã alte procese.

Pe aceastã platformã se prevede construirea unei noi instalatiipentru care (I)vor fi necesari 70 MW abur de medie presiune.

 Aceastã cantitate de abur ar putea fi obtinutã prin intermediul

(II)unei noi turbine cu abur care sã se integreze în sistemul existentde abur VHP si MP. De asemenea, pentru a se produce aceastãcantitate suplimentarã de abur este necesar sã se instaleze (III)uncazan suplimentar de abur  si de asemenea (IV)sã se extindãcapacitatea retelei existente pentru apa de rãcire de la 240 la 280

In figurile a, b, c sunt prezentate în diagrama TSP variantele posibile pentru platformaanalizatã În fig a este prezentatã situatia existentã care corespunde cu cea descrisã în

Page 42: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 42/83

analizatã. În fig. a este prezentatã situatia existentã care corespunde cu cea descrisã înslide-ul de mai sus (cand se introduce studiul de caz) în fig. b este redatã varianta dedezvoltare propusã initial fãrã a se apela la tehnica de analizã Pinch (Total Site) si în fig. cvarianta optimizatã care a rezultat în urma analizei Total Site.

T r a n s f e r e s t e P i n c h

C W = 2 4 0

E n t a l p i eC o m b u s t i b i l = 2 8 2

W = 2 3

η C f l a m e

G a z e d e a r d e reV H P = 2 1 3

C u r b eT o t a l S i t e P r o f i l e s

S u r s a c a l d aM P

  3 0

H P = 1 9 0

C o n s u m a t o r  ( s u r s a r e c e )

T r a n s f e r  p e s t e P i n c h

V a r i a n t ae x i s t e n t a

η

Figura a.

 Δ

H

Din fig. a. se observã cã pe platformã sunt necesare 282 unitãti energetice de combustibil(MW) cu care se pot obtine prin cogenerare 23 MW lucru mecanic în urma producerii a

Page 43: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 43/83

(MW), cu care se pot obtine prin cogenerare 23 MW lucru mecanic, în urma producerii a213 MW abur de foarte înaltã presiune, 190 MW abur de înaltã presiune, 30 MW abur demedie presiune si se consumã echivalentul a 240 MW apã de rãcire.

T r a n s f e r e s t e P i n c h

C W = 2 4 0

E n t a l p i eC o m b u s t i b i l = 2 8 2

W = 2 3

η C f l a m e

G a z e d e a r d e reV H P = 2 1 3

C u r b eT o t a l S i t e P r o f i l e s

S u r s a c a l d aM P

  3 0

H P = 1 9 0

C o n s u m a t o r  ( s u r s a r e c e )

T r a n s f e r  p e s t e P i n c h

V a ri a n ta

e x i s te n ta

η

Figura a.

 Δ

H

Prin construirea noii instalatii, dupã criterii în care nu se utilizeazã tehnica Pinch,situatia consumului de utili tãti pe platformã se modificã astfel (vezi fig b): sunt necesare

Page 44: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 44/83

situatia consumului de utili tãti pe platformã se modificã astfel (vezi fig. b): sunt necesare384 unitãti energetice de combustibil (MW), se pot obtine prin cogenerare 30 MW lucrumecanic în urma producerii a 290 MW abur de foarte înaltã presiune, 190 MW abur de înaltã presiune, 100 MW abur de medie presiune consumându-se echivalentul a 280 MWapã de rãcire.

T r a n s f e r p e s t eP i n c h

CW = 280

E n t a l p i eC o m b u s t ib i l = 3 8 4

W = 3 0

V H P = 2 9 0

S u r s a c a l d aM P

30

H P = 1 9 0

S u r s a r e c e

T r a n s f e r  p e s t e P i n c h

70

Varianta

 propusa

  Gaze deardere

η

Figura b.

 ΔH

Din aceastã diagramã (a figurii b) rezultã însã si o serie de informatii suplimentare. Sepoate observa cã presiunea (sau temperatura) aburului de medie presiune nu este bine

Page 45: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 45/83

T r a n s f e r p e s t eP i n c h

CW = 280

E n t a l p i eC o m b u s t ib i l = 3 8 4

W = 30

V H P = 2 9 0

S u r s a c a l d aM P30

H P = 1 9 0

S u r s a r e c e

T r a n s f e r 

 p e s t e P i n c h70

Varianta propusa

  Gaze deardere

η

Figura b.

poate observa cã presiunea (sau temperatura) aburului de medie presiune nu este binealeasã. Prin aparitia noii instalatii pe platformã profilul curbei, corespunzând sursei reci,s-a modificat în mod semnificativ. Este vizibil pe diagramã cã nu este exploatatãcorespunzãtor forta motrice (diferenta de temperaturã) dintre abur (VHP) si profilulsursei reci. Analiza Pinch aplicatã întregii platforme aratã clar care sunt posibilitãtile deintegrare a noii instalatii.

Modul în care se poate realiza aceastã integrare termicã rezultã printr-o analizã riguroasãfolosind instrumentele de lucru ale tehnicii Pinch, situatie redatã în fig. c. Prin reducerea presiunii

Page 46: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 46/83

o os d s u e e e de uc u a e e c c , s ua e eda ã g c educe ea p es uaburului de medie presiune (MP) se poate gãsi acea valoare pentru care cantitatea de abur MPrecuperatã din proces (de la sursa caldã) sã fie egalã cu cea necesarã în sursa rece. În felulacesta se reduce cantitatea de abur VHP care trebuie produsã si este maximizatã încãrcarea pebara de abur de medie presiune. În urma modificãrii presiunii aburului MP situatia pe platformãse prezintã astfel: sunt necesare 237 unitãti energetice de combustibil (MW), se pot obtine princogenerare 19 MW lucru mecanic, în urma producerii a 179 MW abur de foarte înaltã presiune, a

160 MW abur de înaltã presiune si a 130 MW abur de medie presiune consumându-seechivalentul a 180 MW apã de rãcire.

T r a n s f e r p e s t eP i n c h

C W = 1 8 0

E n t a l p i e   Combustibill = 237

W=19

G a z e d ea r d e r e

VHP = 179

Sursa calda   MP 130

HP= 160

Consumator (Sursa rece)

Transfer  peste Pinch

Alternativa

dupa analizaTotal Site

ηFigura c.

Nivel initial al temperaturii desaturatie(factorului Carnot la

saturatie) al aburului MP

Nivel determinat prin analiza noilorcerinte ale platformei al

temperaturii de saturatie(factoruluiCarnot la saturatie) al aburului MP

REZULTATUL ANALIZEI TOTAL SITE

Page 47: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 47/83

REZULTATUL ANALIZEI TOTAL SITE

Pentru platforma luatã în discutie efectele aplicãriianalizei Pinch a platformei sunt semnificative: practicinvestitiile în dezvoltarea sistemului de utilitãti se

rezumã la adaptarea acestuia pentru a obtine aburulMP la noua presiune stabilitã prin aplicarea analizeiTS. Nu este nevoie de un nou cazan de abur pentru

producerea aburului VHP, nu este nevoie de o nouãturbinã si nici de extinderea sistemului de furnizare aapei de rãcire. Economiile sunt evaluate la 19% în

comparatie cu varianta de dezvoltare prezentatã în fig.b.Configuratia platformei si a sistemului corespunzãtor

de util itãti este prezentatã în slide-ul urmator.

Varianta dupa aplicarea analizei TS

FORMA FINALA A TOPOLOGIEI ENERGETICE A

Page 48: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 48/83

2 3 7

1 3 0

C W

 N o u

1 8 03 0 1 3 0

P r o c e s 1 - 6

A d a p t a r e

D e p l a s a r e s i

e x t i n d e r e

C o m b u s t ib i l

P r o c e s

 N o u

p p

240 180 Nota: Cifrele sunt in MW

PLATFORMEI DUPA APLICAREA ANALIZEI TOTAL SITE

CONCLUZII

Page 49: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 49/83

CONCLUZII

Posibilitãtile de valorificare ale resurselor disponibile în zona sursei calde, tipul masinii termice si locul în

care se plaseazã aceasta pentru a se exploata lamaxim potentialul de cogenerare al platformei se potevidentia prin utilizarea curbelor Total Site

Composite Curves (TSCC) si Steam CompositeCurves (SCC), in care ordonata poate fi temperaturasau factorul Carnot.

O varianta de cogenerare

Page 50: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 50/83

PunctulPinch alplatformei

Site Composite Curves Site Utility GCC

Surplus

de caldura

Necesar 

de caldura

CW CW CW

VHP VHP VHP

H

η

HP1HP2 HP1HP2

MP1 MP2 MP3 MP3 MP2 MP1

LPa LPb

CW2

LPb

LPa

CW1

CW2

CW1

O varianta de cogenerare

Turbina cucondensatie

Steam composite curves

Dupã cum se poate observa din curba TSCC transferul termicîntre partea caldã si partea rece nu are loc nemijlocit ca si în

Page 51: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 51/83

 între partea caldã si partea rece nu are loc nemijlocit ca si încazul instalatii lor simple:

1. În cazul platformei transferul termic între cele douã surse areloc indirect prin intermediul sistemului de utilitãti;

2. Punctul Pinch al platformei este acolo unde nu existãsuprapunere între util itãti.3. Suprafetele nehasurate reprezintã pierderile de exergie la

transferul termic dintre fluidele de proces si utilitãti, iar

suprafetele hasurate reprezintã potentialul pentru cogenerare.

Curbele SCC permit determinarea cu usurintã a locului în care pot fi plasatemasinile termice si tipul acestora pentru a se exploata potentialul pentru

producerea energiei prin cogenerare.Un element de interes major al analizei platformei este acela cã dispare notiunea depret al aburului. Aburul devine un simplu parametru intermediar. În consecintãimplicatiile modificãrilor efectuate pe o platformã vor fi analizate doar prinefectul asupra costurilor combustibilului si al energiei la intrarea pe platformã.

Conditia este ca pe platformã sã existe si un CET propriu acesteia.

Page 52: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 52/83

Utilizarea programului STAR

pentru analize de platformeindustriale

Problemele referitoare la analiza utilizãrii energiei, a resurselor disponibile pe platformã,identificarea posibili tãtilor de cogenerare, modif icãri necesare si optimizarea util izãrii

Page 53: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 53/83

Meniul Site

genergiei în cazul extinderii platformelor, optimizarea nivelelor de abur din punctul de

vedere al numãrului acestora sau al nivelelor de temperaturã se pot rezolva prin uti lizareaoptiunilor din meniul SITE al programului STAR

Pentru realizarea unei analize de tip Total Site trebuie create fisiere de un anumit format,specifice acestui t ip de analizã.

Sunt prezentate în continuare aceste tipuri de fisiere si modul de obtinere si de util izare

a acestora.

Pentru descrierea în detaliu a procedurii care trebuie urmatã si caret dif it l ti i t l î id î li

Page 54: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 54/83

sunt diferitele optiuni care se pot lua în considerare în analiza

“ Total Site” se vor utiliza datele urmatoare, referitoare la oplatformã pe care functioneazã un numãr de 5 instalatii si careurmeazã sã fie supusã unei analize de integrare termicã a întregiiplatforme.

 În cadrul acestui studiu sunt urmãriti parametrii principali careilustreazã beneficiile care se pot obtine prin integrarea termicã a

platformelor din industria chimicã, petrochimicã si de rafinãrii:reducerea consumului de abur de foarte înaltã presiune (implicitreducerea consumului de combustibil si deci a cantitãtii de gazepoluante care se eliminã în atmosferã), exploatarea la maxim a

posibilitãtilor de cogenerare (producerea de lucru mecanic pentrusistemele de comprimare si transport a fluidelor, producerea deenergie electricã pentru uzul platformei sau pentru sistemulenergetic national), reducerea consumului de uti litãti pentru rãcire.

Page 55: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 55/83

Page 56: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 56/83

Page 57: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 57/83

Page 58: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 58/83

Page 59: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 59/83

Page 60: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 60/83

Page 61: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 61/83

1

Page 62: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 62/83

Page 63: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 63/83

Page 64: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 64/83

Page 65: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 65/83

Page 66: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 66/83

Page 67: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 67/83

Page 68: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 68/83

Page 69: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 69/83

Page 70: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 70/83

Page 71: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 71/83

Page 72: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 72/83

Page 73: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 73/83

Page 74: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 74/83

Page 75: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 75/83

Material Optional

Page 76: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 76/83

p –

cum se obtine fisierul

ws_01 base.sdf 

Colaborarea intre SPRINT

si STAR

g1

Slide 76

g1 Exemplu: E suficient daca stiu Tabla inmultirii cu 1...geo; 18.04.2012

Page 77: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 77/83

Page 78: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 78/83

STUDIU DE CAZ

I

Page 79: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 79/83

Introducerea datelor pentru fiecareinstalatie de pe platformã.

Se creazã fisiere de tipul *.SDF (Stream Data File) care contininformatiile necesare despre curenti (STREAM DATA), pentruutilitãti (UTILITY DATA) precum si date economice referitoare la

costul schimbãtoarelor de cãldurã (ECONOMIC DATA). Se creazãcâte un fisier *.SDF pentru fiecare instalatie tehnologicã ceurmeazã sã fie inclusã în analiza de tip TOTAL SITE a platformei.

Pentru aceasta se introduc in SPRINT datele urmatoare, in cate unfisier, fiecare salvandu-se apeland la meniul File optiunea Export sifacand fisierele de tip *.sdf 

PROCESUL A

Page 80: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 80/83

PROCESUL C

SE ADAUGA UTILITATILE SI PRETUL LOR DE COST

SE ADAUGA UTILITATILE SI PRETUL LOR DE COST

PROCESUL E

Page 81: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 81/83

SE ADAUGA UTILITATILE SI PRETUL LOR DE COST

SE ADAUGA UTILITATILE SI PRETUL LOR DE COST

PROCESUL F

UTILITATILE SUNT

Page 82: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 82/83

Fisierele sdf se incarca rand pe rand in

Page 83: Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

7/26/2019 Cursul 11 Instrumente Inf Pt Integrare Term

http://slidepdf.com/reader/full/cursul-11-instrumente-inf-pt-integrare-term 83/83

STAR si I se aplica fiecaruia, prin optiuneaData extraction din meniul Site

transformarea lor in fisiere *.sit

Se incarca apoi in star si se completeazafisierul Star cu Mains data.