автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Энергосбережение в химико-технологических системах с низкопотенциальными вторичными энергоресурсами

На правах рукописи

АРШИНЕНКО ИГОРЬ АНАТОЛЬЕВИЧ

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНЫМИ ВТОРИЧНЫМИ ЭНЕРГОРЕСУРСАМИ (НА ПРИМЕРЕ ПРОИЗВОДСТВА АЗОТОВОДОРОДНОЙ СМЕСИ ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА)

05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

СМОЛЕНСК - 2007 ООЗОВБВББ

003065855

Работа выполнена на кафедре «Физика» филиала ГОУВПО «МЭИ(ТУ)» в г Смоленске. >

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Богатырев Александр Федорович.

Официальные оппоненты: первый заместитель директора Всероссийского

Защита диссертации состоится 11 октября 2007 г. в 11 час. 00 мин. в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.204 03 в Российском химико-технологическом университете (РХТУ) им. ДИ Менделеева, адрес 125047, г. Москва, Миусская пл., дом 9.

С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-библиотечном центре РХТУ им. Д.И Менделеева.

Автореферат диссертации разослан РкШИЭ^Я 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

государственного унитарного предприятия «Стандартинформ», доктор технических наук, профессор Козлов Александр Дмитриевич.

кандидат технических наук, доцент кафедры кибернетики химико-технологических процессов Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева Писаренко Елена Витальевна.

Ведущая организация: Московский государственный университет

инженерной экологии

Д 212.204.03, к.т.н., доцент

Женса А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Среди важнейших проблем в настоящее время особое место занимает проблема энергосбережения. Решение вопросов энергосбережения отвечает концепции энергетической политики России в новых экономических условиях Создание энергосберегающих химико-технологических систем (ХТС) промышленных предприятий может быть реализовано путем использования современных научных достижений Такой подход требует больших капиталовложений, что в сложившейся экономической ситуации под силу далеко не каждому промышленному предприятию Поэтому актуальной является модернизация существующих ХТС, основанная на использовании внутренних знергоресурсов, и требующая значительно меньших капитальных затрат, чем глобальная реорганизация производства Модернизация может базироваться на проработке большого числа вариантов использования вторичных энергетических ресурсов и выборе оптимального Проведение комплексного зн^лнзз сл"'жнб^х ХТС нс^сзмсукас с63 лримспёпья мштодсв м^лсмйлл^сикохх) моделирования и разработки алгоритмического и программного обеспечения Целью диссертационной работы гвляе^еа:

- анализ современных способов синтеза сложных энергосберегающих химико-технологических и теплотехнологических систем,

- выявление вторичных энергетических ресурсов в действующих ХТС промышленных предприятий,

- разработка и обоснование энергосберегающих мероприятий для реализации выявленных вторичных энергетических ресурсов внутри ХТС.

Для достижения указанных целей в работе ставятся следующие задачи исследования:

- поиск методики разработки энергосберегающих мероприятий для ХТС,

- создание библиотеки математических моделей различных химико-технологических и теплоэнергетических объектов,

- на основе найденной методики разработай энергосберегающих мероприятий и созданной библиотеки математических моделей составление алгоритмического и программного обеспечения для анализа сложных ХТС

Методы исследования в диссертации базируются на численных метопах решения систем нелинейных алгебраических уравнений материальных и тепловых балансов ХТС, методах анализа и синтеза сложных ХТС промышленных предприятий с применением теории графов

Научная новизна. Основные научные результата! заключаются в следующем.

1. Предложены новые схемные решения для ХТС производства азотоводо-родной смеси и аммиака, позволяющие существенно сократить потребление природного газа при проведении соответствующих химико-технологических процессов.

2 Впервые представлены номограмма и график зависимости срока окупаемости необходимого экергосберегающегз мероприятия ст удельнсгс расхода природного газа на единицу продукции, которые позволяют для ХТС синтеза аммиака и производства азотоводородной смеси по известному макропараметру (расходу природного газа на 1 т аммиака) без проведения дополнительных расчетов определить возможную экономию энергетических или топливных ресурсов и срок окупаемости необходимого энергосберегающего проекта.

Практическая ценность работы заключается в следующем

- разработаны автоматизированные средства анализа эффективности работы и выявления энергосберегающего потенциала для сложных ХТС. С помощью этих средств возможна выработка обоснованных инженерно-технических решений по повышению эффективности работы ХТС и рекомендаций по снижению расхода энергоресурсов для конкретных промышленных предприятий,

- использованная методика разработки энергосберегающих мероприятий сложных ХТС и ее программная реализация являются универсальными и по-

зволяют провести структурный анализ ХТС любой степени сложности, — разработанные автоматизированные средства анализа эффективности работы и выявления энергосберегающего потенциала представляют собой инструмент оперативного планирования и управления предприятием, позволяющий руководителю предприятия наряду с текущей фактической информацией и оценкой реальных значений критериальных параметров получать, для сопоставления, характеристику работы ХТС промышленного предприятия при возможном проведении различных энергосберегающих мероприятий В частности, используя разработанные автоматизированные средства, для ОАО «Дорогобуж» Смоленской области, занимающегося производством аммиака, предложено восемь энергосберегающих мероприятий я оценены сроки их окупаемости

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на I Международной научно-практической конференции «Эффективные энергетические системы и новые технологии», г Казань, декЗ-с^г., II г^1ежрбгиональном симпозиуме <\Алриилем!>1 реализации региональных целевых программ энергосбережения», г.Казань, д-5декабря

2002 ^. международной научно-технической конференции -чКомпьютернсе моделирование 2002», г. Санкт-Петербург, 6-8 июня 2002 г, Девятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов, 4-5 марта

2003 г, г. Москва, Десятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов, 2-3 марта 2004 г, г. Москва, XV]! Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» 1-3 июня 2004 г, г Кострома, XVIII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» 31 мая - 2 июня 2005 г, г.Казань, Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развтия лнерготехнологии» (XII Беяардосовские чтения} 1-3 июня 2005 г., г Иваново.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав основного текста, выводов по работе, списка использованной литературы, включающего 112 наименований, и четырех приложений. Работа изложена на 187 страницах машинописного текста, содержит 19 рисунков и 26 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы основные цели и задачи исследования

В первой главе проведен обзор литературных источников, посвященных состоянию работ по анализу, синтезу, расчету ХТС промышленных предприятий, рассмотрено применение методов математического моделирования и способов расчета для анализа сложных ХТС в различных отраслях промышленности

Вторая глава посвящена рассмотрению общих принципов решения задач энергосбережения, обзору работ ло энергосбережению на промышленных

■ Гi""1' irris~t-.f ssismmiwii пя^я^л^хт VpnOTRIiS^l^F

^ I" -------i --J - ' ^ " ' I — — - - ---- i'----£ I--- * --i------

и описанию алгоритмического и программного обеспечения для ЭВМ, позволяющего проводить расчет и анализ сложных ХТС для выявления неиспользуемых внутренних энергоресуреов и разрабатывать пути их реализации. Методика, изложенная во второй главе работы, предполагает многократный расчет ХТС при различных предпосылках. С целью сокращения труда на проведение рутинных расчетов автором, на основании этой методики, был разработан программный пакет автоматизированного анализа сложных ХТС Структурная схема программного пакета приведена на рис.1. Программа разработана в интегрированной среде визуального программирования Borland С++ Builder 5 Анализ эффективности принятой методики расчета и ее программной реализации был проведен путем выполнения теплового расчета водогрейной котельной, ХТС синтеза нитрила акриловой кислоты и ХТС синтеза аммиака из азо-товодородной смеси Математические модели химико-технологических аппа-

ратов, исходные данные для расчета и результаты расчета приведены в Приложении 3 диссертационной работ

Задание исходных данных (нахождение совершенного паросочегания)

7Т

Г рафическое представление

элементов ХТС V

Л

М одульI

Выделение сильно связанных компонент ХТС

Тепловая схема ХТС с необходимым для ее

рагчета набором игуодик[у пдии ы V

И сходные данные

Формирование системы уравнений математической модели а > С

1М

!! ! ли.

и

МодульII

Декомпозиция системы уравнений математической

модели ХТС настрого соподчиненные уравнения V]

совместно замкнутые подпей стемы

Решение системы уравнений математической модели X ТС

В*/-5 л ¡.-стела математических моделей объектов ХТС

О

Результаты расчета ХТС I ¡Библиотека те-пгофмзическ^ч

свойств вешеств

Рисунок 1. Структурная схема разработанного программного обеспечения

В третьей главе описано восемь энергосберегающих мероприятий дога ХТС конверсии метана при производстве азотоводородной смеси на ОАО «Дорого-буж», разработанных автором с помощью описанной во второй главе методики и реализующего эту методику программного обеспечения. Для всех предложенных схемных решений были также определены сроки их окупаемости При проведении энергетического обследования этого производства, автором были

выявлены неиспользуемые в производстве вторичные знергоресурсы, часть из которых представлена в табл 1

Таблица 1

Характеристика части неиспользуемых вторичных энергоресурсов

в ХТС синтеза аммиака на ОаО «Дорогобуж»

Наименование источника вторичных энергоресурсов Расход, м3/ч Температура, °С Мощность, МВт

Начальная конечная

Воздух в межступенчатых охладителях компрессора воздуха. 1-я ступень 50375 177 49 2,3

2-я ступень 50375 193 49 2,7

3-я ступень 50375 165 49 2Д

Природный газ в межетупеичгтом охладителе 35638 127 49 1 -1 -S--

Дымовой газ подогревателя природного газа 9500 400 50 i 1,3

Дымовой газ из печи риформинга 250000 250 50 14,3

Азотоводородаая смесь в охладителях 1-я ступень 17069» 83 43 7,6

2-я ступень 170698 150 49 5,9

3-я ступень 170698 117 ¿9 4,1

4-я ступень 168184 85 40 1,7

5-я ступень 168104 127 40 6,1

На основании данных тгбл 1 были одетаны следующие выводы

- в окружающую среду теряется большое количество вторичных энергетических ресурсов, из-за чего потребление природного газа находится на достаточно высоком уровне,

- структура производства позволяет использовать физическую энергию отдельных потоков вторичных энергоресурсов, но лишь частично по технологическим ограничениям, однако возможности эффективной утилизации вторичных энергоресурсов, в отдельных агрегатах, на основе внутренней регенерации позволяют резко повысить энергосбережение

Одно из энергосберегающих мероприятий предполагает утилизацию охлаждающего теплого воздуха с межступенчатых охладителей компрессора воздуха, направив его на окисление в трубчатую печь первичного реформинга Поясним применение методики разработки энергосберегающих мероприятий

Шаг 1 ХТС представляется в виде графа На рис 2 дано граф-представление схемы энергосберегающего мероприятия «Утилизация теплого воздуха с межступенчатых охладителей компрессора воздуха» с забором недостающего количества воздуха то атмосферы (лоток 23)

лизация теплого воздуха с межступенчатых охладителей компрессора воздуха»

1-трубчагая печь ^конвертор метана первой ступениП-змееВиКИ подогрева в трубчатой печи; ГУ-смеситель воздуха, УХ-межступенчатьш охладитель воздуха

Шаг 2. Формируется система нелинейных уравнений, огшсывающих процессы в агрегатах ХТС. Математические модели технологических аппаратов, составленные для анализа тепловой схемы производства азотоводородной смеси на ОАО «Дорогобуж» и разработки энергосберегающих мероприятий, основаны на уравнениях материального и теплового балансов с допущениями идеального теплообмена. Математическая модель трубчатой печи первичного рифор-минга состоит из уравнений материального и теплового баланса

С1-Ю2=<34, (1) Оз=С5, (2) О,=15 в* (3)

О-ПХО.-С. Ь+Ст2 qr+G2 С2-12+ОгСз43)=агС4<4+05 С<-15+Ор (4)

Змеевики подогрева трубчатой печи моделируются поверхностным теплооб-менньш аппаратом П на рис,2"

04=07, (5) Об=С8, (6) С,4Ц+Об С6 Ъ=0гС7-17+08 С818 (7)

Математические модели межступенчатых охладителей компрессора воздуха VI на рис 2 основывается на уравнениях материального и теплового баланса:

G9=Gи, (8) Gio=Gí2, (9) G9 CVts+G.o C,0-t1(rGn C„-t„+G12-C12t12, (10) gn=g15> (11) g¡4—g¡c. (12) gi3 c!3 iti^gij ci5 í!5+G!6-c!6 í!6t (13) 0,7=0,9, (14) G.s=G2c, (15) G:7-C;7 t:7+G!S CLrt!8=G:s Cí9 tr9+G2írC2C t20- (16) Математические модели смесителей воздуха имеют вид:

Gi2+GI6=G2i, (17) G]2-Ci2 t12+Gie Cíe ti6=G21 C2rt21, (18)

o _f 1 /"4 i í /-» j. _Г' f"' i

■—-zi1 20—'-'22, l ,J2. . 2, , ij2c í__2G i20—4jr22 i ,22 ,22_

022+023=0], (21) G22 C22-l22^G23 C23 Í23=Gi C! ti, (22)

где Gj, C„ t, — расход, удельная изобарная теплоемкость и температура 1-го потока в схеме на рис 2

Шаг 3. Составляется двудольный граф. состоящий из двух непересекающихся подмножеств, соответствующих уравнениям и переменным системы уравнений. На рис 3 приведен двудольный граф Кенига, отражающий структуру системы уравнений математической модели ХТС (1)-(22)

Шаг 4 Неориентированный двудольный граф (рис.3) ориентируется с использованием алгоритма нахождения совершенного паросочетания дая определения независимых переменных, задаваемых в качестве исходных Часть матрицы, аналогичной матрице смежности, для графа системы уравнений, представленного на рис.3, приведена в табл 2 а) В результате обработки этой матрицы алгоритмом Манкреса, изложенным в Приложении 1 диссертации, получим преобразованную матрицу, часть которой приведена в табл 2 б) Совершенное паросочетание считается найденным в том случае, когда число нулей со звездочкой станет равным числу столбцов (в каждом столбце должно быть по одному нулю со звездочкой) Множество независимых переменных при этом изменилось и стало состоять из переменных í2, G3, í3, i4, t¡, G6, t6, í8, G9, t9, tI0, tH, ti2, G13 tB, t]4, ti5, ti6, G17, tj7, tig, tis, t2e, t23, которые и необходимо задать в качестве исходных, для решения системы уравнений математической модели ХТС, приведенной на рис 2

Рисунок 3 Двудольный граф системы уравнений математической модели энергосберегающего мероприятия «Утилизация теплого воздуха с межступенчзтых охладителей компрессора воздуха»

Таблица 2

Часть матрицы, аналогичной матрице смежности, для графа системы уравнений математической модели

В

* & е, и 6 и ь

О, 1 00 1 1 00 00 00 00

со оо 00 1 00 00 00 00

о2 1 00 1 1 00 00 00 00

ч со 00 00 5 оо оо 00 оо

Ог 00 5 00 5 оо 00 00 оо

tз 00 00 00 5 00 00 00 00

О, 1 00 оо 1 1 00 1 оо

•1 со 00 00 5 00 00 5 00

в

е, {?. * и и и ь

0| 0 00 0 0 00 00 00 00

11 00 00 00 п* V оо оо 00 00

е2 0 00 0* 0 со 00 оо 00

ъ оо оо оо 4 оо оо 00 00

Оз оо 4 00 4 оо оо оо оо

<3 00 00 оо 4 00 00 00 00

С-4 п' 00 оо 0 0 00 0 00

14 00 00 00 4 оо 00 4 00

а) до обработки алгоритмом б) после обработки алгоритмом

Манкреса Манкреса

Задание этих переменных в качестве исходных осуществляется путем введения в составленную ранее систему уравнений математической модели ХТС следующих уравнений связи-

(23) О3=О3ех, (24) tз==tЗEK5 (25) (26)

о6=о6вх, (28) (29) (30)

С9=с9вх? (31) (32) ^(Г^Шнх, (33) ^Г^ШЫХ! .(34)

•Г _г Ч2**"Ч2вых> С'53—Оввх, (36) '-13 "13йХ9 (37) -14 -145л} (38)

"15==ч5вых> -¡6 -1бвых, (40) гг —с. ^¿11"» ^гв*,

118=118=» (43) (44) човых, (45) '[23=123вх оч

Шаг 5. Сформированная система уравнений разбивается на подсистемы с использованием метода максимальных весовых коэффициентов, изложенного в Приложении 2 диссертации. Декомпозиция системы уравнений математической модели ХТС заключается в выделении из этой системы строго соподчиненных уравнений и совместно замкнутых подсистем уравнений, а также в определении последовательности их решения Структура общей системы уравнений кодируется матрицей структуры с элементами вида: 3„=1, если х, входит в уравнение {¡; н 8Ц—0, в противном случае. В табл 3 приведена часть объединенной матрицы структуры системы уравнений математической модели ХТС.

и

Таблица 3

Часть объединенной матрицы структуры системы уравнений

математической модели ХТС

"уравнения О, ч о, 1, О, к о, и и о, ь ъ с» Ь>

г © т £ 1 1 0 1 0 0 л- V/ 0 0 л V 0 о п V 0 0 0 л 0 о

л 0 0 0 0 1 л v о л { о 0 0 0 0 0 0 0 0

а * 3 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 0 0 0 0

11 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 а 0 0 0 0

24 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Я 8* 23 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ь ^ « 10 >> 25 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

26 0 о 0 0 0 0 0 1 0 0 0 о 0 0 0 0 0 0

27 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

а)-до обработки алгоритмом Рамиреса-Вестела

47 1« 119 123 у. Ог чХ» г, О"!!} г- ^21 Ого

42 1 1 0 л V л V л и 0 л V. 0 0 0 0 0 0 0 0

43 с 1 с 0 0 0 с л V 0 о о о 0 0 0

44 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

46 0 0 0 1 0 0 о 0 0 о о о 0 0 0

ч |) 0 0 0 1 1 о 0 0 0 0 й 0 о 0

1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

4 0 0 о 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0

9 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0

10 0 0 0 0 0 0 0 0 I 1 0 0 0 0 0

б) после обработки алгоритмом Рамиреса-Вестела

Объеданенная магрица структуры (табл.3 а) преобразуется так, чтобы над выходными переменными стояли только нулевые элементы Переменные, которые стоят в преобразованной структурной матрице выше главной диагонали матрицы, определяются итерационно (табл 3 б) Последовательность уравнений и переменных в преобразованной матрице соответствует последовательности расчета уравнений и вычисления значений переменных Например, параметры г17, и ггз определяются безитерационно из строго соподчиненных уравнений (42), (43), (44), (46) Выходные переменные уравнений (3), (1), (4), (9). (10), (17), (12), (13), (18), (19), (15), 06), (20), (21), (22) стоят выше главной диагонали преобразованной структурной матрицы Следовательно, перечне-

ленные уравнения образуют совместно замкнутую подсистему уравнений (их необходимо решать совместно), а их выходные переменные Gb G2, G4, tj, Gi0, G12, Gie, G2i, GM, t2i, G2o, G22, Gig, t22, G23 определяются итерационно

Шаг 6. Декомпозированная система уравнений решается одним из итерационных методов. Часть результатов расчета представлено в табл 4.

Таблица 4

Часть результатов автоматизированного расчета процесса утилизации

теплого воздуха с межступенчатых охладителей компрессора воздуха

№ Наименование G, т/ч t, °С Q, АДОт. ЛШЛ

1 2 з л 5

1 Подогретый воздух на окисление 270 72 5,4

2 Природный газ на обогрев печи 18 150 ■» Л

Анализируя полученные результаты, можно заключить, что реализация этого энергосберегающего мероприятия приведет к повышению -емпера-гуры воздуха подаваемого на окисление в печь первичного риформинга с 18°С до 72°С, а это, в свою' очередь-,*эриведет кг снижению расхода природного газа на обогрев печи на 3,2% по сравнению с расходом в действующей на предприятии схеме Срок окупаемости этого энергосберегающего мероприятия составляет 11 мес.

Шаг 7 Рассматриваются возможные вариачты замыкания неиспользуемых энергопотоков внутри анализируемой схемы с целью обеспечения внутренней регенерации и возможно более полного использования внутренних энергоресурсов. Среди неиспользуемых потоков в анализируемой ХТС, граф-представление которой дано на рис.2, можно указать поток № 7 (дымовые газы из печи риформинга), который можно замкнуть внутри этой же ХТС, например, для подогрева первичного воздуха перед его подачей в трубчатую печь на окисление В случае нахождения возможных путей обеспечения внутренней регенерации методика повторяется, начиная с шага 1.

Основные характеристики предложенных в диссертационной работе энергосберегающих мероприятий для ОАО «Дорогобуж» представлены в табл 5

Таблица 5

Характеристики предложенных энергосберегающих мероприятий да» ОАО «Дорогобуж»

Объекты модернизации и номер энергосберегающего мероприятия Стоимость реализации, тыс --б. Экономия природного газа,% Срок ок^1»36»'ости

Печь риформинга №1 5678,9 3,2 11 мес

№2 9204 4,3 11 мес

№3 10590,2 6,4 11 мес

№4 30992,3 7,6 6,2 г

Огневой подогреватель №5 1467,2 10,5 2 г

Огневой подогреватель и печь риформинга Квб 8786,4 3,4-6,4' 9 мес

№7 31463,5 3,4+7,6' 5,7 г

№8 32815,5 113+7,б1 4,7 г

Примечание к таблице 5

1 Первое число обозначает процент экономии природного газа в огневом подогревателе, а второе число — процент экономии природного газа в печи риформинга

В результате обработки результатов энергетического обследования ОАО «Дорогобуж» построена номограмма, представленная на рис.4, позволяющая для предприятий данного типа по расходу природного газа на 1 т аммиака без проведения дополнительных расчетов определить возможную экономию природного газа. График зависимости срока окупаемости энергосберегающего мероприятия от желаемого удельного расхода природного газа, представленный на рис 5, построен на основании данных, полученных в результате расчета тех схемных решений, которые могут быть реализованы на практике. Полученная номограмма может быть использована для предварительной оценки степени экономии природного газа на ОАО «Дорогобуж» и аналогичных предприятиях следующим образом:

1) определяется удельный расход природного газа на предприятии,

2) в зависимости от предполагаемой степени регенерации находится предварительное значение экономии природного газа по номограмме, представленной на рис 4,

Ы

s5

I t

1100

' 1000

| 900

5

r

I- 8130 i

700

V

X V х 1 1

к \ ч \ f I i

N

X N X

1 i 1 Хч X ч

i 1 • J - ■ч

-регенерация БЭР до 200 С

- регенерация БЭР до 150 С

регенерация БЭР до 120 С

-регенерация БЭР до 100 С

- регенерация БЭР до 90 С

—регенерация БЭР до 80 С

—регенерация БЭР до 70 С

О 0,1 0,2 0,3 0,5 0,6 0,7 0,3 0,9 1

степень кгежрааки БЭР

Рисунок 4 Линейная зависимость удельного расхода природного газа от степени регенерации вторичных энергоресурсов дня ОА О «Дорогобуж»

- -,-1-.-Т--1 -:-.-.-,-.-1-.-¡——I-.-.-1-.-

<(75 H» 11« 1305 SU

расход природного газа на единицу продукта il /т NH3 Рисунок 5. Зависимость срока окупаемости чн^гос^ерегающего мероприятия от желаемого удельного расхода природного газа для ОАО «Дорогобуж»

3} " 3Í1KUCKW0CT!? от найденного нового удельного расхода природного газа определяется срок окупаемости энергосберегающего проекта по ¡рафику, представленному на рис.5.

В заключении изложены выводы но результатам диссертационной работы

1. Автором показано, что наряду с использованием в действующих и вновь проектируемых ХТС современных энергосберегающих технологий и улучшением энергетических показателей отдельных технологических агрегатов, необходимо рассматривать возможность повышения 1СЛД ХТС посредством структурной оптимизации этих систем с учетом особенностей производственно-технологического процесса.

2. Автором создана библиотека математических моделей различных химико-технологических и теплоэнергетических объектов, построенных по унифицированному принципу.

3 На основе методики разработки энергосберегающих мероприятий и созданной библиотеки математических моделей автором разработан программный пакет для автоматизированного анализа ХТС промышленных предприятий, содержащий развитый интерфейс, использующий алгоритмы нахождения совершенного паросочетания, декомпозиции системы уравнений на подсистемы и решения сформированной системы уравнений в автоматическом режиме без использования элементов диалога между оператором и ЭВМ

4. С помощью разработанного программного пакета анализа сложных ХТС промышленных предприятий и сведений, собранных на ОАО «Дорогобуж», были проанализированы различные варианты энергосберегающих мероприятий в ХТС конверсии мс! ака производства азотоводородной смеси, определен процент экономии топливного природного газа в каждом из них и оценены их сроки окупаемости, проведен синтез ХТС с огневым подогревателем природного газа и трубчатой печью с энергосберегающей точки зрения, сделаны КОН-

КлеТНЬ-?* ттпрп^о^^Н-?? пл "Рглнгтптетшн утр мт!^ ИППУЗЕПП^ТВЯ

5. На основании проведенных расчетов впервые автором построена номограмма, позволяющая для производства азотоводородной смеси и аммиака на ОАО «Дорогобуж» и аналогичных предприятиях по известному макропараметру {расходу природного газа на 1 т аммиака) без проведения дополнительных расчетов определить возможную экономию природного газа.

В приложении приведены описания использованных в работе алгоритмов, результаты анализа принятой в работе методики расчета и ее программной реализации и акт об использовании результатов диссертационной работы

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих опубликованных работах

i пая^й^" гп слтотстаи л л апшиалт^л 1Л л ттчтпт т пттпттп

' lw.41._f ^--11 , 41 1 1 -1- .. 1 11>11111иЫ1|>\.' 1 1 1 1 I 4^1-1111->1 II 1.11 НО111

тепловых схем энерготехнологических систем // Известия вузов, Проблемы энергетики.-2003. №7-8 -С.3-13.

2 Богатырев А Ф., Панченко С.В., Аршиненко И.А Обработка результатов энергетического обследования с помощью компьютера // Труды I Международной научно-практической конференции «Эффективные энергетические системы и новые технологии EEST'2001» -Казань, 2001.-С.173-176.

3. Богатырев А.Ф., Панченко С.В., Аршиненко И.А. Решение систем нелинейных уравнений с использованием BORLAND С++ BUILDER 5 // Труды 3-й Международной научно-технической конференции Компьютерное моделирование 2002 -Санкт-Петербург, 2002-С 14-17

4 Богатырев А Ф, Панченко С В, Аршиненко И. А. Автоматизированная обработка результатов обследования промышленных объектов для составления энергетического баланса // Научно-техническая конференция, посвященная 40-летию филиала МЭИ в г. Смоленске: Тез. докл.-Смоленск, 2001 -С. 41-42

5 Богатырев А Ф., Аршиненко ИЛ Математическое моделирование стационарных режимов работы системы синтеза аммиака // XVII Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях»- Сб. трудов.-Кострома, 2004.-Т 9.-С. 19-22

6 Аршиненко И.А., Богатырев А.Ф. Проблемно-ориентированный подход в автомашзации расчетов теплотехнологических систем // Десятая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Тез. докл -Москва, 2004.-Т.2 -С. 308-309.

7 Богатырев А.Ф., Аршиненко И.А. Математическое моделирование энергосберегающих мероприятий при производстве азотоводородной смеси // XVIII Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях»: Сб. трудов -Казань, 2005.-Т.З -С 85-88.

Заказ № 20/1_Объем 1.0 п л._Тираж 100 экз.

Издательский сектор филиала ГОУВПО «МЭИ (ТУ)» в г. Смоленске 214013 Смоленск, Энергетический проезд, 1

Введение.

Глава 1. Современное состояние вопроса в области анализа сложных химико-технологических систем промышленных предприятий.

1.1. Химико-технологическая система как объект рассмотрения.

1.2. Типовые задачи анализа и синтеза в химико-технологических системах.

1.3. Математическое моделирование химико-технологических и теплотехнологических систем.

1.4. Расчет химико-технологических систем.

1.5. Методы решения систем нелинейных алгебраических уравнений

1.6. Постановка задачи анализа тепловых схем химико-технологических систем промышленных предприятий.

Выводы по главе.

Глава 2. Общие принципы решения задач энергосбережения.

2.1. Пути энергосбережения в теплотехнологических и химико-технологических системах.

2.2. Описание структуры разработанного программного обеспечения

Выводы по главе.

Глава 3. Разработка энергосберегающих мероприятий для химико-технологической системы конверсии метана при производстве азотоводородной смеси на ОАО «Дорогобуж».

3.1. Описание производства.

3.2. Утилизация теплого воздуха с межступенчатых охладителей, компрессора воздуха.

3.2.1. Оценка сроков окупаемости.

3.3. Подогрев первичного воздуха дымовыми газами.

3.3.1. Описание используемых математических моделей.

3.3.2. Исходные данные и результаты расчета.

3.3.3. Оценка сроков окупаемости.

3.4. Частичная утилизация теплого воздуха с межступенчатых охладителей компрессоров воздуха и синтез газа.

3.4.1. Описание используемых математических моделей.

3.4.2. Исходные данные и результаты расчета.

3.4.3. Оценка сроков окупаемости.

3.5. Подогрев теплого воздуха с межступенчатых охладителей.

3.5.1. Описание используемых математических моделей.

3.5.2. Исходные данные и результаты расчета.

3.5.3. Оценка сроков окупаемости.

3.6. Предварительный подогрев воздуха дымовыми газами.

3.6.1. Описание используемых математических моделей.

3.6.2. Исходные данные и результаты расчета.

3.6.3. Оценка сроков окупаемости.

3.7. Утилизация теплого воздуха с межступенчатых охладителей.

3.7.1. Описание используемых математических моделей.

3.7.2. Исходные данные и результаты расчета.

3.7.3. Оценка сроков окупаемости.

3.8. Утилизация теплого воздуха с подогревом дымовыми газами трубчатой печи первичного риформинга.

3.8.1. Описание используемых математических моделей.

3.8.2. Исходные данные и результаты расчета.

3.8.3. Оценка сроков окупаемости.

3.9. Утилизации теплого воздуха с подогревом дымовыми газами трубчатой печи и огневого подогревателя.

3.9.1. Описание используемых математических моделей.

3.9.2. Исходные данные и результаты расчета.

3.9.3. Оценка сроков окупаемости.

3.10. Обобщение полученных результатов.

Выводы по главе.

Среди важнейших проблем, в настоящее время, особое место занимает проблема энергосбережения. Решение вопросов энергосбережения отвечает концепции энергетической политики России в новых экономических условиях и вызвано наличием ряда факторов: потребностью в реконструкции российской экономики; в необходимости проведения активных энерго- и ресурсосберегающих мероприятий; неоправданно высоким потреблением топливных и энергетических ресурсов на единицу выпускаемой продукции; решением экологических проблем, напрямую связанных с затратами основных водных и энергетических ресурсов.

Создание энергосберегающих теплотехнологических и химико-технологических систем промышленных предприятий может быть реализовано путем использования современных научных достижений. Но такой подход требует больших капиталовложений, что в сложившейся экономической ситуации под силу далеко не каждому промышленному предприятию. Поэтому актуальной является модернизация существующих химико-технологических и теплотехнологических систем, основанная на использовании внутренних энергоресурсов, требующая значительно меньших капитальных затрат, чем глобальная реорганизация производства. Модернизация может базироваться на проработке большого числа вариантов использования вторичных энергетических ресурсов и выборе оптимального.

Проведение комплексного анализа сложных теплотехнологических и химико-технологических систем современных промышленных предприятий невозможно без применения методов математического моделирования и разработки алгоритмического и программного обеспечения. Эти мероприятия позволят снизить трудоемкость расчета существующих систем, а также могут оказать существенную помощь при проектировании новых.

Целью диссертационной работы является: - анализ современных способов синтеза сложных энергосберегающих химико-технологических и теплотехнологических систем;

- выявление вторичных энергетических ресурсов в действующих химико-технологических и теплотехнологических систем промышленных предприятий;

- разработка и обоснование энергосберегающих мероприятий для реализации выявленных вторичных энергетических ресурсов внутри химико-технологических и теплотехнологических систем.

Для достижения указанных целей в работе выдвигаются следующие задачи исследования: поиск методики разработки энергосберегающих мероприятий для химико-технологических и теплотехнологических систем;

- создание библиотеки математических моделей различных химико-технологических и теплоэнергетических объектов;

- на основе найденной методики разработки энергосберегающих мероприятий и созданной библиотеки математических моделей составление алгоритмического и программного обеспечения для анализа сложных химико-технологических и теплотехнологических систем промышленных предприятий.

Методы исследования в диссертации базируются на численных методах решения систем нелинейных алгебраических уравнений материальных и тепловых балансов химико-технологических и теплотехнологических систем, методах анализа и синтеза сложных теплоэнергетических и химико-технологических систем промышленного предприятия с применением теории графов.

Основные научные результаты заключаются в следующем:

- предложены новые схемные решения для химико-технологической системы производства азотоводородной смеси и аммиака, позволяющие существенно сократить потребление природного газа при проведении соответствующих химико-технологических процессов;

- впервые представлены номограмма и график зависимости срока окупаемости необходимого энергосберегающего мероприятия от удельного расхода природного газа на единицу продукции. Номограмма и график позволяют для химико-технологической системы производства азотоводородной смеси и синтеза аммиака по известному макропараметру (расходу природного газа на 1 т аммиака) без проведения дополнительных расчетов определить возможную экономию энергетических или топливных ресурсов и срок окупаемости необходимого энергосберегающего проекта.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработаны автоматизированные средства анализа эффективности работы и выявления энергосберегающего потенциала для сложных химико-технологических и теплотехнологических систем. С помощью этих средств возможна выработка обоснованных инженерно-технических решений по повышению эффективности работы химико-технологических и теплотехнологических систем и рекомендаций по снижению расхода энергоресурсов для конкретных промышленных предприятий;

- использованная методика разработки энергосберегающих мероприятий для сложных химико-технологических и теплотехнологических систем и ее программная реализация являются универсальными и позволяют провести структурный анализ теплотехнологических и химико-технологических систем любой степени сложности;

- разработанные автоматизированные средства анализа эффективности работы и выявления энергосберегающего потенциала представляют собой инструмент оперативного планирования и управления предприятием, позволяющий руководителю предприятия наряду с текущей фактической информацией и оценкой реальных значений критериальных параметров получать, для сопоставления, характеристику работы химико-технологической системы промышленного предприятия при возможном проведении различных энергосберегающих мероприятий. В частности, используя разработанные автоматизированные средства, для ОАО «Дорогобуж» Смоленской области, занимающегося производством аммиака предложено восемь энергосберегающих мероприятий и оценены сроки их окупаемости.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на межвузовской научно-практической конференции, посвященной 50-летию Российского Государственного открытого технического университета путей сообщения, г. Смоленск 15-16 марта 2001 г., научно-практической конференции, посвященной 40-летию филиала МЭИ в г. Смоленске, г. Смоленск 2001 г., I Международной научно-практической конференции «Эффективные энергетические системы и новые технологии» г.Казань, 4-6 декабря 2001 г., II Межрегиональном симпозиуме «Проблемы реализации региональных целевых программ энергосбережения» г. Казань, 4-5 декабря 2002 г., международной научно-технической конференции «Компьютерное моделирование 2002» г. Санкт-Петербург, 6-8 июня 2002 г., Четвертой Всероссийской научной ¡п1егпе1;-конференции «Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках», Тамбов 2002 г., научно-технической конференции студентов и аспирантов «Информационные технологии, ресурсосбережение, энергетика и экономика», г. Смоленск 23-24 апреля 2003 г., Девятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов 4-5 марта 2003 г., г. Москва, научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение как фактор социально-экономического развития регионов центрального федерального округа» г.Смоленск, 17-19 сентября 2003 г., Десятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов 2-3 марта 2004 г., г. Москва, межрегиональной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Информационные технологии, энергетика и экономика» г. Смоленск, 8-9 апреля 2004 г., XVII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» 1-3 июня 2004 г., г. Кострома, XVIII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» 31 мая - 2 июня 2005 г., г.Казань, Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития энерготехнологии» (XII Бенардосовские чтения) 1-3 июня 2005 г., г.Иваново.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ.

Краткое содержание диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, четырех приложений, списка литературы.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Показано, что представление структуры сложной ХТС промышленного предприятия целесообразно осуществлять в виде графа, являющегося изоморфным рассматриваемой теплотехнологической схеме, и гарантирующим учет всех основных параметров системы.

2. Автором подчеркнуто, что анализ и синтез тепловых схем ХТС необходимо проводить не только на стадии проектирования новой системы, но и на стадии реконструкции существующей.

3. Автором показано, что наряду с использованием в действующих и вновь проектируемых химико-технологических и теплотехнологических системах современных энергосберегающих технологий и улучшением энергетических показателей отдельных технологических агрегатов, необходимо рассматривать возможность повышения КПД химико-технологических и теплотехнологических систем посредством структурной оптимизации этих систем с учетом особенностей производственно-технологического процесса.

4. Автором создана библиотека математических моделей различных химико-технологических и теплоэнергетических объектов, построенных по унифицированному принципу.

5. На основе методики разработки энергосберегающих мероприятий и созданной библиотеки математических моделей автором разработан программный пакет для автоматизированного анализа сложных химико-технологических и теплотехнологических систем промышленных предприятий, содержащий развитый интерфейс, использующий алгоритмы нахождения совершенного паросочетания, декомпозиции системы уравнений на подсистемы и решения сформированной системы уравнений в автоматическом режиме без использования элементов диалога между оператором и ЭВМ.

6. Автором проведено инструментальное обследование, сбор сведений и исходных данных, необходимых для анализа и синтеза сложной ХТС конверсии метана при производстве азотоводородной смеси на ОАО «Дорогобуж» с целью создания энергосберегающей схемы данного производства.

7. С помощью разработанного программного пакета анализа сложных химико-технологических и теплотехнологических систем промышленных предприятий и сведений, собранных на ОАО «Дорогобуж», автором были разработаны различные варианты энергосберегающих мероприятий в ХТС конверсии метана производства азотоводородной смеси на указанном предприятии; определен процент экономии топливного природного газа в каждом из них и оценены их сроки окупаемости; проведен синтез ХТС с огневым подогревателем природного газа и трубчатой печью с энергосберегающей точки зрения; сделаны конкретные предложения по реконструкции теплотехнологической схемы этого производства.

8. На основании проведенных расчетов впервые автором построена номограмма Ь^дСУС^р), позволяющая для производства азотоводородной смеси и аммиака на ОАО «Дорогобуж» и аналогичных предприятиях по известному макропараметру (расходу природного газа на 1 т аммиака) без проведения дополнительных расчетов с определенной долей погрешности определить возможную экономию природного газа.

9. Автором построен график зависимости срока окупаемости требуемого энергосберегающего мероприятия от желаемого удельного расхода природного газа на одну тонну аммиака. Этот график вместе с предложенной автором номограммой позволяет оценить время окупаемости энергосберегающего проекта, реализация которого позволит выйти предприятию на заданный уровень потребления природного газа на одну тонну аммиака.

1. Ключников А.Д. Энергетика теплотехнологии и вопросы энергосбережения. М.: Энергоатомиздат, 1986.

2. Сазанов Б.В., Ситас В.И. Теплоэнергетические системы промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1990.

3. Кафаров В.В., Мешалкин В.П. Анализ и синтез химико-технологических систем. М.: Химия, 1991.

4. Мухленов И.П. Химико-технологические системы. Синтез. Оптимизация. Управление. Л.: Химия, 1986.

5. Боровков В.М., Демидов О.И., Казаров С.А и др. Тепловые схемы ТЭС и АЭС. Моделирование и САПР. Под ред. Казарова С.А. С.-Петербург: Энергоатомиздат, С.-Петербургское отделение, 1995.

6. Таубман Е.И. Анализ и синтез теплотехнических систем. М.: Энергоатомиздат, 1983.

7. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Перов В.Л. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств. М.: Химия, 1979.

8. Каневец Г.Е. Теплообменники и теплообменные системы. Киев: Наукова думка, 1982.

9. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Гурьева Л.В. Оптимизация теп-лообменных процессов и систем. М.: Энергоатомиздат, 1988.

10. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных производств. М.: Химия, 1982.

11. Кафаров В.В., Перов В.Л., Мешалкин В.П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. М.: Химия, 1974.

12. Chen В., Shen J., Sun Q., Hu S. Development of an expert system for synthesis of heat exchanger networks. // «Comput. and Chem. Eng.», 1989, №11-12.

13. Кафаров B.B., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. М.: Наука, 1976.

14. Кафаров B.B. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1971.

15. Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. М.: Энергия, 1973.

16. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М: Энергоатомиздат, 1983.

17. Исаченко В.П., Осипов В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981.

18. Бакластов A.M. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепло-использующих установок. М.: Энергоиздат, 1983.

19. Костюк А.Г., Фролов В.В. Паровые и газовые турбины. М.: Энергоатомиздат, 1985.

20. Соколов Е.Я. Промышленные теплоэлектростанции. М.: Энергоиздат, 1981.

21. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: Энергоиздат, 1999.

22. Кафаров В.В., Мешалкин В.П. Формализация задачи синтеза теплообменных систем как задача о назначениях с использованием двудольных графов // Доклады АН СССР. 1979. Т. 246. №6.

23. Гурьева J1.B. Автоматизированное проектирование технологических схем отделений рекуперации тепловой энергии нефтеперерабатывающих производств на основе решения задачи о назначениях: Дис. на соиск. уч. степ, канд. техн. наук. М., 1981.

24. Floudas С.А., Grossmann I.E. Synthesis of flexible heat exchanger networks for multiperiod operation. // «Comput. and Chem. Eng.», 1986, №10.

25. Calandranis J., Stephanopoulos G. Synthesis of flexible heat exchanger networks for multiperiod operation. I ! «С hem. Eng. Res. and Des.», 1986, №5.

26. Кафаров B.B., Ветохин B.H. Основы автоматизированного проектирования химических производств. М.: Наука, 1987.

27. Таубман Е.И. Расчет и моделирование выпарных установок. М.: Химия, 1970.

28. Ветохин В.Н., Инютин С.П. Разработка системы термодинамического анализа химико-технологических систем // Теор. основы хим. технологии. 1991. 25. 2. №14.

29. Островский Г.М., Волин Ю.Н. Методы оптимизации сложных химико-технологических систем. М.: Химия, 1970.

30. Мешалкин В.П., Кафаров В.В. Методы автоматизированного синтеза высокоэффективных теплообменных систем и систем ректификации // Сер. Современные проблемы химии и химической технологии. М.: НИИТЭХИМ, 1983. Вып. 12.

31. Усенко В.В. Алгоритмизация структурного анализа систем управления. М.: Издательство МЭИ, 1990.

32. Богатырев А.Ф., Панченко C.B. Математические модели в теплотехнологии фосфора. М.: Издательство МЭИ, 1996.

33. Назмеев Ю.Г., Шайхутдинов A.A., Диц В.Г. Анализ термодинамической эффективности теплотехнологической схемы производства желатина. // Промышленная теплоэнергетика.—1991. № 9.

34. Назмеев Ю.Г., Конахина И.А., Шайхутдинов A.A. Анализ теплоэнергетической эффективности производства триацетатцеллюлозных кинофотоматериалов. // Промышленная теплоэнергетика.— 1991. № 2.

35. Поддъякова JI.E. Разработка математического обеспечения системы автоматизированного проектирования теплообменной аппаратуры: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Москва, 1975.

36. Питерцев А.Г. Моделирование и оптимизация промышленногокожухотрубчатого теплообменного оборудования: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Уфа, 1974.

37. Вульман Ф.А., Хорьков Н.С. Тепловые расчеты на ЭВМ теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1975.

38. Попырин Л.С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1978.

39. Попырин Л.С., Самусев В.И., Эпельштейн В.В. Автоматизация математического моделирования теплоэнергетических установок. М.: Наука, 1981.

40. Лебедев П. Д., Щукин A.A. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. М.: Энергия, 1968.

41. Мальцев М.Л., Таубман Е.И., Медзеновский В.Б. «Исследования переходных процессов в конденсаторах смешения» В кн. Динамика тепловых процессов в энергетике и технологии. Киев: Наукова думка, 1971.

42. Островский Г.М. Проблемы моделирования сложных химико-технологических систем // Математическое моделирование химических производств. М.: Мир, 1973.

43. Уайдл Д. Оптимальное проектирование. М.: Мир, 1981.

44. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Гурьева Л.В. Принципы построения библиотеки модулей расчета стандартной теплообменной аппаратуры для автоматизированного синтеза теплообменных систем // Доклады АН СССР.— 1978. № 3.—Т.242.—С.657-661.

45. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Гурьева Л.В. Информационная структура библиотеки модулей расчета теплообменной аппаратуры для целей синтеза тепловых систем // Химическое и нефтяное машиностроение.—1981. №1.—С.13-17.

46. Таубман Е.И., Бильдер З.П. Термическое обезвреживание минерализированных промышленных сточных вод. Л.: Химия, 1975.

47. Иванов Г.В., Папушкин В.Н. Составление математических моделейтеплоэнергетических систем промышленных предприятий. М.: Издательство МЭИ, 1986.

48. Кузичкин Н.В., Саутин С.Н., Пунин А.Е. и др. Методы и средства автоматизированного расчета химикотехнологических систем. Л.: "Химия", Ленинградское отделение, 1987.

49. Дудников Е.Г., Балакирев B.C. и др. Построение математических моделей химико-технологических объектов. М.: Химия, 1970.

50. Островский Г.М., Бережинский Т.А. Оптимизация химико-технологических процессов. Теория и практика. М.: Химия, 1984.

51. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. Топологический принцип формализации. М.: Наука, 1979.

52. Нагиев М.Ф. Теория рекуперации и повышения оптимальности химических процессов. М.: Наука, 1970.

53. Синица В.А. Оптимизация процессов нефтепереработки и нефтехимии на основе численных методов нулевого порядка: Дис. . канд. техн. наук. Москва, 1984.

54. Ключников А.Д., Попов С.К. Использование первичной энергии и интенсивное энергосбережение в производственной системе переработки лома на мелкосортный прокат. // Сталь.—1991. №3.

55. Грызлин P.M., Щекин Н.Г., Рудницкий Я.Н. Проблемы и направления использования ВЭР в черной металлургии. // Промышленная теплоэнергетика.—1990. №12.

56. Ключников А.Д. Энергосберегающая политика и энергетика те-плотехнологии. Изв. вузов. Сер. энергетика, 1984, № 6.

57. Merrow E.W., Phillips К. Е., Myers C.W. Understanding cost growth and performance shortfalls in pioneers plants // Rand. Corp. Santa Monica, Calif., 1981.

58. Ключников А.Д. Основные направления реализации предельного энергосбережения в теплотехнологии. // Промышленная теплоэнергетика.— 1986. № 10.

59. Лисиенко В.Г., Волков В.В., Ю.К. Маликов Улучшение топливо-использования и управление теплообменом в металлургических печах. М.: "Металлургия", 1988.

60. Рождественская Э.Л., Клюев Ю.Б. Классификация резервов экономии топливно-энергетических ресурсов в промышленности. Киев: КГУ, 1982.

61. Рязанов В.И., Слесаренко В.Н. Использование продуктов сгорания огнетехнических установок для теплообеспечения предприятий. // Судостроительная промышленность.— 1990. №11.

62. Богуславский Л.Д., Ливчак В.И. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Стройиздат, 1990.

63. Богуславский Л.Д. Экономика теплогазоснабжения и вентиляции. М.: Стройиздат, 1988.

64. Вайнер И.Я. За дальнейшее повышение эффективности использования и экономию топливно-энергетических ресурсов// Химия и технология топлив и масел.—1980. №11 —С. 4-9.

65. Хараз Д.И., Псахис Б.И. Пути использования вторичных энергоресурсов в химических производствах. М.: Химия, 1984.

66. Бережинский А.И. Установки по использованию вторичных энергетических ресурсов и энергетическое комбинирование. М.: ВЗПИ, 1978.

67. Гуревич Д.А. Проектные исследования химических производств. М.: Химия, 1976.

68. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы: Справочник/Г.Г.Бартоломей, В.В.Галактионов, А.А.Громогласов и др.; Под общ. Ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. М.: Энергия, 1980 (Справочная сер. Теплоэнергетика и теплотехника).

69. Клименко В.А. Энергосберегающие процессы в химической промышленности//ЖВХО им. Д.И.Менделеева.—1982. № 3.—С.35-41.

70. Опыт применения теплоутилизационного оборудования дляповышения эффективности использования топлива и тепловой энергии на предприятиях химического и нефтяного машиностроения/В.А.Демидов, А.И.Ушаков, И.А.Быкова и др.//Тр. МЭИ. 1979.—Вып. 395,—С. 112-116.

71. Бадель И.М. Анализ и оптимизация химико-технологических систем производства хлора и каустической соды в республике Куба с целью рационального использования сырья и энергии: Дис. . канд. техн. Наук. Москва, 1984.

72. Иванова О.А. Структурная оптимизация энерготехнологических процессов на основе эксергетических показателей (на примере процессов первичной переработки нефти): Дис. канд. техн. наук. Москва, 1978.

73. Дигуров Н.Г., Китайнер А.Г., Налетов А.Ю., Скудин В.В. Проектирование и расчет аппаратов технологии горючих ископаемых. М.: Химия, 1993.

74. Златопольский А.Н., Бродянский В.М., Калинина Е.Н. К методике распределения затрат между отдельными видами продукции энергопромышленных объединений // Изв. вузов. Сер. Энергетика.—1978. №3.

75. Kisala Т.Р., Trevino-Lozano R.A., Boston J.F. Sequential modular and simultaneous modular strategies for process flowsheet optimization. // Comput. and Chem. Eng.— 1987 №11.

76. Шубин Е.П., Левин Б.И. Проектирование теплоподготовительных установок. М.: Энергоатомиздат, 1992.

77. Сосин Ю.П., Бухарин Е.Н. Высокоэффективные газовые контактные водонагреватели. М.: Энергоатомиздат, 1988.

78. Ключников А.Д. Критерии энергетической эффективности и резерва энергосбережения теплотехнологии, теплотехнологических установок, систем и комплексов. М.: Издательство МЭИ, 1996.

79. Малыхин А.А., Конюков B.JL, Смирнов В.В. Использование ВЭР при переменных и разнопотенциальных потоках утилизируемой теплоты. // Судостроительная промышленность.—1990, №11.

80. Ключников А. Д. Энергосбережение в высокотемпературной технологии. Сб. научных трудов № 139.

81. Ключников А.Д. Энергосбережение в высокотемпературной те-плотехнологии. Сб. научных трудов № 235.

82. Хромченков В.Г., Сазанов Б.Г., Бабушкин В.А. Пути повышения эффективности газовых, утилизационных, бескомпрессорных турбин // Промышленная энергетика— 1987. № 10.

83. Промышленные тепломассообменные процессы и установки: Учебник для ВУЗов / Бакластов A.M., Горбенко В.А., Данилов O.JI. и др.: под ред. Бакластова A.M. M.: Энергоатомиздат, 1986.

84. Лебедев П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. М.: Энергия, 1972.

85. Лисиенко В.Г. Интенсификация теплообмена в пламенных печах. М.: Металлургия, 1979.

86. Григорьев В.Н. Повышение эффективности использования топлива в промышленных печах. М.: Металлургия, 1977.

87. Богатырев А.Ф., Панченко C.B., Галковский В.А. Анализ энергообеспечения производственных предприятий на основе эксерготопологического подхода // Сб. науч. трудов / Смоленский филиал МЭИ — 1996. —Вып. 9. —С. 4-13.

88. Богатырев А.Ф., Панченко C.B., Галковский В.А. Оптимизациятеплотехнологической схемы производства для решения задачи энергосбережения // Сб. науч. трудов / Смоленский филиал МЭИ—1997.—Вып. 10.—С. 41-43.

89. Галковский В.А. Разработка энергосберегающих теплотехнологических систем промышленных предприятий // 1-я городская научно-практическая конференция молодых ученых и студентов г.Смоленска: Тез. докл.—Смоленск, 1998. —С. 79-80.

90. Богатырев А.Ф., Панченко C.B., Галковский В.А. Экономия энергоресурсов теплотехнологической схемы с применением внутренней регенерации // II-я международная конференция «Энергетика, экология и экономика»: Тез. докл. — Казань, 1998. — С. 12-13.

91. Галковский В.А., Панченко C.B. Синтез теплоэнергетической структуры промышленных предприятий с повышенной внутренней регенерацией ВЭР // Научно-практическая конференция, посвященная 70-летию МЭИ (ТУ): Тез. докл. — Москва, 2000. — С. 15-16.

92. Панченко C.B., Богатырев А.Ф., Галковский В.А. Анализ сложных энергосберегающих систем методами математического моделирования // Н-я международная конференция «Актуальные проблемы современного естествознания»: Тез. докл. — Калуга, 2000. — С. 18-20.

93. Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. М.: Энергия, 1968.

94. Панченко C.B., Богатырев А.Ф., Аршиненко И.А. Компьютерный анализ тепловых схем энерготехнологических систем // Известия вузов, Проблемы энергетики.—2003. №7-8.—С.3-13.

95. Ривкин C.JL, Александров A.A. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980.

96. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под общ. ред. Григорьева В.А. и Зорина В.М. М.: Энергоатомиздат, 1991.

97. М.Е.Позин, Б.А. Копылев, Г.В.Бельчено, Л.Я. Терещенко «Расчеты по технологии неорганических веществ» под общ.ред. проф. М.Е.Позина, Химия, 1966.

98. Вентиляторы. Отраслевой каталог. Москва, 1989.

99. Богатырев А.Ф., Панченко C.B., Аршиненко И.А. Решение систем нелинейных уравнений с использованием BORLAND С++ BUILDER // Труды 3-й Международной научно-технической конференции Компьютерное моделирование 2002.—Санкт-Петербург 2002.— С. 14-17.

100. Богатырев А.Ф., Аршиненко И.А. Математическое моделирование стационарных режимов работы системы синтеза аммиака // XVII Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях»: Сб. трудов.—Кострома, 2004.—Т.9.—С. 19-22.

101. ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА МАНКРЕСА

102. Для ориентации двудольного графа Кенига в дальнейшем будем использовать аналогичный "венгерскому" методу алгоритм Манкреса. Следует заметить, что алгоритм Манкреса применим не только к полностью заполненной матрице смежности графа в.

103. Алгоритм Манкреса состоит из подготовительного (шаги 0 и 1) и основного (шаги 2, 3, 4, 5) этапов.

104. Шаг 0. В каждом столбце матрицы Н найти наименьший элемент и вычесть его из всех элементов столбца.

105. Шаг 1. Для каждого нулевого элемента Ц- матрицы Н проверить, есть ли нулевой элемент, помеченный звездочкой (0*), в 1-й строке или ^м столбце, на пересечении которых находится Иу. Если такого 0* нет, то пометить элемент Ц-звездочкой.

106. Шаг 2. Пометить каждый столбец, содержащий 0 . Если все столбцы матрицы Н окажутся помеченными, то нули со звездочками образуют искомое множество элементов, т.е. алгоритм закончен. В противном случае выполнить шагЗ.