دانلود رایگان ترجمه مقاله روشی یکپارچه برای بهبود بهره وری انرژی حرارتی– الزویر ۲۰۱۱

elsevier1

دانلود رایگان مقاله انگلیسی روش واحد برای بهبود کارایی مصرف انرژی حرارتی: کاربردی برای فرایند کرافت به همراه ترجمه فارسی

 

عنوان فارسی مقاله روش واحد برای بهبود کارایی مصرف انرژی حرارتی: کاربردی برای فرایند کرافت
عنوان انگلیسی مقاله Unified methodology for thermal energy efficiency improvement: Application to Kraft process
رشته های مرتبط مهندسی مکانیک و انرژی، مکانیک سیالات، تبدیل انرژی، فناوری انرژی و سیستم های انرژی
کلمات کلیدی انرژی، آب، اکسرژی، تحلیل پینچ، تلفیق، فرایند کرافت
فرمت مقالات رایگان

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

کیفیت ترجمه کیفیت ترجمه این مقاله متوسط میباشد 
نشریه الزویر – Elsevier
مجله علوم مهندسی شیمی – Chemical Engineering Science
سال انتشار ۲۰۱۱
کد محصول F910

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

دانلود رایگان مقاله انگلیسی

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

دانلود رایگان ترجمه مقاله

خرید ترجمه با فرمت ورد

خرید ترجمه مقاله با فرمت ورد
جستجوی ترجمه مقالات جستجوی ترجمه مقالات

  

فهرست مقاله:

چکیده
۱٫ مقدمه
۲- مفهوم
۳٫ روش واحد
۳٫۱ مرحله ۱: مورد پایه
گام ۱: بازیابی حرارت داخلی
گام ۲: استفاده ی مجدد از اب
گام ۳: حذف ترکیب ایزوترمال
گام ۴: ارتقای انرژی
گام ۵: بازیابی میعان بخار
گام ۶: تبدیل انرژی
۳٫۴ راهبرد اجرایی و پس معیاربندی
۴٫ مطالعه ی موردی
۴٫۱ مرحله ۱: مورد پایه
۴٫۱٫۱ جمع اوری داده
۴٫۱٫۲ دیاگرام مستر
۴٫۱٫۳ تحلیل سیستم بخار
۴٫۱٫۴ تحلیل سیستم اب
۴٫۲ شبیه سازی کامپیوتری
۴٫۳ پیش معیار بندی
۴٫۳٫۱ مقایسه با عملیات فعلی
۴٫۳٫۲ شاخص های عملکردی جدید
۴٫۳٫۳ هدف یابی توسط تحلیل پینچ
۴٫۳٫۴ هدف یابی توسط واتر پینچ
۴٫۳٫۵ سنتز و ترکیب
۴٫۴تحلیل اثرات متقابل
۴٫۴٫۱٫ مرحله ۱: ریکاوری حرارت داخلی
۴٫۴٫۴ گام ۲: استفاده ی مجدد از اب
۴٫۴٫۳ مرحله ۳: حذف ترکیب غیر ایزوتزمال
۴٫۴٫۴ مرحله ۴: ارتقای انرژی
۴٫۴٫۵ مرحله ۵: بازیابی میعان
۴٫۴٫۶ مرحله ۶: تبدیل انرژی
۴٫۴٫۷ نتایج
۴٫۵ راهبرد اجرایی
۴٫۵٫۱٫ مرحله ۱: کاهش تقاضای پایه ی بخار و توقف استفاده از دیگ های سوخت فسیلی
۴٫۵٫۲ مرحله ی ۲: کاهش تقاضای بخار اضافی
۴٫۵٫۳ فاز ۳: ارتقا و تبدیل انرژی
۴٫۵٫۴ اصول اقتصادی راهبرد جهانی
۴٫۶ پس معیار بندی
۵٫ نتیجه گیری

 

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

۱٫ مقدمه
بهبود کارایی انرژی مصرف فرایند ها،از اهمیت بالایی برای صنایه تولید مواد شیمیایی که نیاز به انرژی بالایی دارند و هنوز هم متکی به سوخت های فسیلی پر هزینه است می باشد.جهانی شدن بازار ها موجب شده است تا صنایع همه ی هزینه های خود را کاهش دهد از جمله هزینه های انرژی و این کاهش هزینه بدون کاهش کیفیت محصول نهایی اتفاق افتاده است.اسفاده از برنامه های کاهش انرژی برای این که صنایع تولیدی در کشور های صنعتی به صورت رقابتی باقی بمانند اهمیت زیادی دارد.افزایش اگاهی از اهمیت کارایی مصرف انرژی در زمینه ی پایداری زیست محیطی نیز موجب شده است تا دولت ها از یک سری برنامه ها و محرک ها در پشتیبانی از بهبود انرژی در بخش تولید و بخش های دیگر استفاده کند.صنعت همچنین اقدام به توسعه ی روش ها و فناوری هایی کرده تا بتواند فرایند شیمیایی را بهبود بخشد. این روش ها عمدتا متکی بر فنون بهبود دهنده ی انرژی و نیز بخش های فراوری خاک بدون توجه به اثرات متقابل بین سیستم های اب و بخار و نیز عملیات واحد ها می باشند.کاربرد تک تک روش ها منجر به کاهش مصرف انرژی کارخانه شده است با این حال هنوز به پتانسیل کاهش مصرف انرژی کامل خود نرسیده است.
یک گام اولیه برای تجزیه تحلیل فرایند که اغلب نادیده گرفته شده است تعریف مورد پایه می باشد. مورد پایه شامل ایجاد نمودار های سیستم های فراوری و اب و بخار و تعادل بین اب و بخار می باشد.ساخت شبیه سازی کامپیوتری که معرف فرایند کامل است برای مطالعه ی انرژی از اهمیت بالایی برخوردار است(پاریس ۲۰۰۰).شبیه سازی منبع اصلی داده ها بوده و برای ارزیابی اثرات تغییرات در فرایند صورت می گیرد. ارزیابی بخش های فراوری یا واحد ها از طریق معیار بندی صورت می گیرد(تاور و ترنر ۱۹۹۸،فرانسیس و همکاران ۲۰۰۶).معیار بندی معمولا شامل مقایسه ی ی فرایند ویژه با عملیات صنعتی است با این حال نتایج این انالیز اطلاعاتی در خصوص شیوه های بهبود فرایند یا فراوری به ما نمی دهد. پاریس ۲۰۰۰ یک روش سیستماتیک را برای اجرای روش های استفاده ی مجدد از اب ارائه کرد که می توان ان ها را برای بهبود کارایی مصرف انرژی توسعه داد. این روش متشکل از ۳ مرحله ی زیر است:نگه داری مناسب، عملیات مهندسی مناسب و بهینه سازی پیشرفته ی انرژی .روش های بهبود ابزولاسیون لوله،کاهش نشت و استفاده از روش های دیگر بایستی در دستور کار قرار بگیرد. بهبنه سازی شرایط عملیاتی و سیستم های کنترل بایستی قبل از استفاده از روش های بهبود دهنده ی انرژی انجام شوند.
فنون بهبود کارایی مصرف انرژی که به کرات استفاده می شوند شامل بازیابی حرارت داخلی،استفاده ی مجدد از اب و ارتقا و تبدیل انرژی می باشد. به همین منظور روش های پایه نظیر تحلیل پینچ ،واتر پنج و تحلیل اکسرژی توسعه یافتند.هدف تحلیل پینچ افزایش تبادل حرارتی فرایند به فرایند با طراحی شبکه ی مبدل حرارتی بازیابی بهینه می باشد.این شبکه برای اولین با موفقیت به مکان های صنعتی پیچیده نظیر پالایشگاه های نفت استفاده شد. این روش از فنون مکمل نظیر تبدیل و ارتقا انرژی استفاده می کند.واتر پینچ(الهوگی و منوسیوتسکی ۱۹۸۹،وانگ و اسمیت ۱۹۹۴،دوهل ۱۹۹۸).یک نسخه ای از تحلیل پینچ می باشد. اما این نسخه از حیث استفاده ی مجدد از اب در نظر گرفه می شود هدف ان بیشینه سازی استفاده ی مجدد بخار اب درون فرایند و یا تعیین روش های بازتولید اب می باشد.
اکسرژی شاخص اندازه گیری کیفیت و کمیت انرژی موجود در تبدیلات درون یک سیستم و انتقالات در مرز ان سیستم می باشد. تخریب داخلی اکسرژی ارتباط تنگاتنگی با تبدیلات برگشت ناپذیری دارد که در سیستم اتفاق می افتد و نمونه هایی در این زمینه شامل تخریب اکسرژی ناشی از انتقال خرارت در مبدل های حرارتی و توسعه ی ادیابیتیک بخار در یک دریچه یا شیر است.بنابراین اکسرژی شاخص ناکارامدی یک فرایند است. تحلیل اکسرژی رویکرد مبتنی بر اصل تخریب اکسرژیک مورد استفاده برای تحلیل عملکرد عملیات خاص و یا شناسایی موانع یک فرایند می باشد(کوتاس ۱۹۸۵،سارکوت و موریس ۱۹۸۸).هدف اصلی ارائه ی یک روش های بهبود کارایی مصرف انرژی است طوری که بتوانند اکسرژی تخریب شده توسط عملیات فرایند را به حداقل برسانند.کارایی اکسرژتیک اصطلاحی است که معمولا تفاسیر متعددی دارد و ممکن است منجر به نتایج متفاوتی نیز شود بعلاوه مفهوم اکسرژی ارتباطی با عملیات مهندسی در مقایسه با دیگر کمیت های مشابه نظیر انتالپی و غلظت ندارد.در حقیقت تحلیل های ترمال پینچ،واتر پینچ و اکسرژی مکمل یکدیگر هستند و بایستی بخشی از یک روش واحد برای بهبود کارایی مصرف انرژی باشند.ان ها را بایستی برای تحلیل مقاطع و بخش های خاص یک فرایند ترکیب کرد. ساتین و فاوراد ۱۹۹۶ استفاده از محنی های کامپوزیت اکسرژی را برای بهینه سازی انرژی یک فرایند در طول تحلیل چرخه ی حیات پیشنهاد کردند.در این نمونه اکسرژی تخریب شده در مبدل حرارتی به طور گرافیکی به صورت تابعی از دما ترسیم می شود و از این رو برای تعیین یک کارایی واقع گرایانه ستزگار با شرایط مبادله ی حرارتی استفاده می شود.همچنین این روش برای کمی سازی اکسرژی تخریب شده در تولید و بهره برداری از سیستم که توسط Brown et al. (2005)و Mateos-Espejel et al. (2007)نشان داده شده است استفاده می شوند.سورین و پاریس ۱۹۹۹ اقدام به تلفیق تحلیل پینچ و و اکسرژی برای بهبود شرایط عملکردی فرایند و بازیابی HEN کردند. ان ها مفهوم اکسرژی ترانزیت (سورین و همکاران ۱۹۹۸) را در محاسبه ی کارایی اکسرژتیک تلفیق کردند.مارشال و فاورات ۲۰۰۵ استفاده ی ترکیبی از روش های انتگراسیون فرایند و تحلیل اکسرژی را برای تحلیل انالیز اجرای سیستم های بخار و اب در فرایند های صنعتی اثبات کردند.لینهوف و الانیس ۱۹۹۱ از تحلیل پینچ و گاگولی و همکاران ۱۹۹۱ از تحلیل اکسرژی به طور جداگانه در یک مطالعه ی موردی استفاده کردند. نتایج ان ها تنها نشان دهنده ی بخش هایی از روش های مورد استفاده بود. تحلیل اکسرژی به شناسایی عملیاتی با عملکرد ضعیف و تحلیل پینچ ناکارامدی انتقال حرارت و یا کمبود بازیابی حرارت داخلی را نشان می دهد.
اثرات متقابل بین انرژی و اب مطالعه شده است.سالوسکو و همکاران ۲۰۰۵ روشی را برای کاهش مصرف اب و بخار در شبکه های اب با استفاده از نمودار دو بعدی پیشنهاد کردند. این نمودار دما و غلظت الاینده ها را برای ایجاد روش های مکمل جهت بازیابی حرارت داخلی و استفاده ی مجدد اب تلفیق می کند.لونگتاوایت و کیم ۲۰۰۸ روش ارائه شده توسط سالوسکو و همکاران را برای در نظر گرفتن چندین الاینده و بهینه سازی ریاضی توسعه دادند.شاکرمن و همکاران ۲۰۰۰ از تحلیل پینچ و واتر پینچ به طور متوالی ولی بدون تجزیه تحلیل اثرات راهبرد های استفاده ی مجدد اب بر روی بخش حرارتی فرایند استفاده کردند. سالوسکو و الواز اراگز ۲۰۰۸ روشی را برای استفاده ی مناسب از ترکیب غیر ایزوترمال برای بازیابی حرارت داخلی،کاهش حرارت بخار در سیستم های اب و بخار پیشنهاد کردند.در رابطه با مطالعات اب و اکسرژی اسلمن و همکاران ۱۹۹۶ از کارایی اکسرژتیک برای انتخاب تجهیزات مناسب جهت بازتولید اب بهره بردند.
ارتقای انرژی با ابزار های خارجی نظیر پمپ های جذب حرارتی صورت می گیرد. پمپ های جذب حرارتی یک فناوری انرژی محور است که گرمای با دمای پایی را از طریق بهره گیری از اثر فشار بر روی یک سیکل جذب-دفع ارتقا می بخشد(زیگلر و ریسچ ۱۹۹۳).ان ها موجب کاهش نیاز های گرمایشی و سرمایشی می شوند و این در صورتی است که قوانین پینچ در نظر گرفته شود(بختیاری و همکاران ۲۰۰۷).پمپ های جذب حرارتی همراه با تحلیل پینچ برای افزایش ذخیره و صرفه جویی انرژی از طریق برنامه ی کاهش انرژی استفاده شده است.
یک روش واحد برای بهبود کارایی مصرف انرژی فرایند در فرایند های جهانی توسعه یافته و در این جا برای شما ارائه می شود. تعریف و بررسی و نیز تحلیل معیار مورد پایه ی فرایند نیز در سیستم بخار و اب بررسی شده است. چندین روش بهبود کارایی مصرف انرژی با هم ترکیب شده و اثرات ان ها بر روی سیستم فراوری شناسایی و در نظر گرفته شده است. شاخص های انرژی ،اب و اکسرژی برای ارزیابی میزان پیشرفت و بهبود تجمعی استفاده شده است. یک راهبرد اجرایی با در نظر گرفتن محدودیت های فنی و اقتصادی پیشنهاد شده است. این روش توسط یک مطالعه ی موردی بر اساس فرایند تولید خمیر کرافت در شرق کانادا تشریح می شود که اثرات متقابل قوی بین سیستم های بخار اب در ان وجود دارد.

بخشی از مقاله انگلیسی:

۱٫ Introduction

The enhancement of the energy efficiency of processes is of paramount importance for the energy intensive chemical industries that still rely on expensive fossil fuels. The globalization of markets has led the industries to reduce all costs, including that of energy, without reducing the quality of the end product. The implementation of energy reduction programs is essential to enable manufacturing industries in industrially mature countries to remain competitive. Increased awareness of the importance of energy efficiency in the context of environmental sustainability has led governments to implement programs and incentives in support of energy enhancement in the manufacturing sector and other areas. The industry has responded by developing methodologies and technologies aimed at improving the chemical processes. These methodologies tend to focus on specific enhancing techniques and on specific process sections without regard to the interactions between the utility systems, water and steam, and unit operations. The application of individual techniques will indeed lead to the decrease of energy consumption of a plant but they will not accomplish the full reduction potential. A preliminary step to the process analysis, often overlooked, is the definition of the base-case. It consists of developing the process and utility systems diagrams and, the overall steam and water balances. The construction of a computer simulation, representative of the complete process, is fundamental for any energy study (Paris, 2000). The simulation is the principal source of data and also an instrument to assess the impacts of possible process modifications. The evaluation of the process sections or units is achieved by benchmarking (Towers and Turner, 1998; Francis et al., 2006). Benchmarking typically consists of comparing a given process with the industrial practices. However, the results of this analysis do not provide information on the means to improve the process. Paris (2000) proposed a systematic approach for implementing water reutilization measures that can also be extended to the improvement of the energy efficiency. This approach consists of three sequential steps: good housekeeping, good engineering practice and advanced energy optimization. Measures to improve pipes isolation, stop leaks and take other simple measures should be implemented first. The optimization of the operating conditions and the control systems should be performed before applying more complex energy enhancing techniques. The energy enhancing techniques most frequently utilized are internal heat recovery, water reutilization and energy conversion and upgrading. To this end, milestone methodologies such as Pinch analysiss, Water Pinch and Exergy Analysis have been developed. The objective of Pinch analysiss (Linnhoff et al., 1982) is to increase process to process heat exchanges by the design of an optimum retrofit heat exchanger network (HEN). It was first applied with success to complex industrial sites such as petroleum refineries. It can incorporate complementary techniques such as energy conversion and upgrading. Water Pinch (El-Halwagi and Manousiouthakis, 1989; Wang and Smith, 1994; Dhole, 1998) is an extension of Pinch Analysiss but in a water reutilization perspective. Its objective is to maximize the reutilization of water streams within the process or to determine appropriate water regeneration measures. Exergy is a measure of both the quality and quantity of the energy involved in transformations within a system and the transfers across its boundary. The internal destruction of exergy is associated with the irreversible transformations that occur in the system; examples relevant to this work are the destruction of exergy caused by heat transfer in the heat exchangers and by the adiabatic expansion of a steam in a valve. Therefore, the exergy is an indicator of the inefficiencies of a process. Exergy analysis is an approach based on the principle of exergy destruction and exergetic efficiency used to analyze the performance of certain operations or identify the bottlenecks of a process (Kotas, 1985; Szargut and Morris, 1988). The objective is to propose enhancement measures that reduce the exergy destroyed by the way the process operations are performed. Exergetic efficiency is a term that can have several interpretations (Brodyansky et al., 1994) and that may lead to different results. Moreover, the concept of exergy might seem unrelated to the engineering practice when compared to other more familiar quantities such as enthalpy and concentration. In fact thermal pinch, water pinch and exergy analysis complement each other and should all be part of a unified methodology for the improvement of the energy efficiency. They have been combined to analyze specific sections of a process. Staine and Favrat (1996) proposed the utilization of exergy composite curves for the energy optimization of a process in the context of a life cycle analysis. In this representation, the exergy destroyed in a heat exchange is graphically displayed as a function of the temperature approach; it can thus be used to determine a realistic efficiency compatible with heat exchange conditions. This method is also used to quantify the exergy destroyed in the production and utilization of steam as shown by Brown et al. (2005) and Mateos-Espejel et al. (2007). Sorin and Paris (1999) integrated exergy and pinch analysis for improving the operating conditions of a process and the retrofit of the HEN. They introduced the concept of transit exergy (Sorin et al., 1998) in the computation of the exergetic efficiency. Marechal and Favrat (2005) demonstrated the combined used of exergy analysis and process integration techniques to analyze the implementation of utility systems in industrial processes. Linnhoff and Alanis (1991) applied Pinch Analysiss and Gaggioli et al. (1991) exergy analysis separately to the same case study. Their results only highlight the domains of action for each methodology. Exergy analysis identifies the operations with poor performances and Pinch Analysiss the heat transfer inefficiencies or lack of internal heat recovery. The interactions between water and energy have also been studied. Savulescu et al. (2005) proposed a method to reduce water and steam consumption in water networks by the utilization of a two-dimensional grid diagram. This diagram incorporates the temperature and contaminants concentration in order to develop complementary measures for internal heat recovery and water reutilization. Leewongtanawit and Kim (2008) extended the method proposed by Savulescu et al. (2005) to consider mathematical optimization and multiple contaminants. Schaareman et al. (2000) applied Pinch Analysiss and Water Pinch in sequence but without analyzing the impacts of water reutilization strategies on the thermal side of the process. Savulescu and Alva-Argaez (2008) proposed a methodology for the appropriate utilization of non-isothermal mixing used for direct heat recovery, to reduce the steam demand in water and steam systems. In regard to exergy and water studies, Asselman et al. (1996) employed the exergetic efficiency, to choose the appropriate equipment for water regeneration. Energy upgrading is performed by external devices such as absorption heat pumps. Absorption heat pumps is an energy technology that can upgrade low temperature heat by exploiting the effect of pressure on an absorption–desorption cycle (Ziegler and Riesch, 1993). They can reduce the heating and cooling requirements if their positioning into the process respects the pinch rules (Bakhtiari et al., 2007). Absorption heat pumps have been used in combination with pinch analysis (Marinova et al., 2007; Bakhtiari et al., 2009) to increase the energy savings achieved by an energy reduction program. A unified methodology for improving the energy efficiency of a process in a global process perspective has been developed and is presented below. The definition and characterization, and the benchmarking analysis of the process base-case are done in a steam and water perspective. Several energy enhancing techniques are combined and their effects on the process systems identified and taken into account. Energy, water and exergy indicators are used to asses cumulative enhancements. An implementation strategy considering technical and economic constraints is finally proposed. The methodology is illustrated by a case study based on an operating Kraft pulping process situated in Eastern Canada, which is characterized by strong interactions between the steam and water systems.

 

 

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *