Технология получения гранул из шрота семян рапса с использованием двухступенчатого каскадного парокомпрессионного теплового насоса

Необходимость рационального и комплексного использования энергетических ресурсов и реализация решений по их экономии определяется снижением энергоемкости технологических процессов, что может быть обеспечено заменой невозобновляемых энергоресурсов возобновляемыми источниками энергии с применением теплонасосных технологий. В этой связи предложена энергосберегающая технология получения гранул из шрота семян рапса с использованием двухступенчатого каскадного парокомпрессионного теплового насоса для получения энергоносителей высокого и низкого температурного потенциала, обеспечивающего снижение удельных энергозатрат за счет максимальной рекуперации и утилизации отработанных теплоносителей в замкнутых термодинамических циклах. Процесс теплообмена происходит в двух контурах: в рециркуляционном контуре низкопотенциального теплоносителя, включающем подачу охлажденного воздуха из испарителя в воздушные охладители; в рециркуляционном контуре высокопотенциального теплоносителя, включающем подачу перегретого пара из конденсатора второй ступени в шнековый экструдер и рекуперативные теплообменники, барабанную сушилку-дезодоратор и десятичанный тостер; испарители; шротоловушку; вакуум-аппарат. Для каждого из двух рециркуляционных контуров выполнен эксергетический анализ. Предлагаемая технология позволяет снизить удельные энергозатраты на 12–15%, повысить экологическую безопасность на всех этапах технологического процесса, максимально снизить выброс отработанных теплоносителей в окружающую атмосферу.

1. Абильдинова С.К., Мусабеков Р.А., Расмухаметова А.С., Чичерин С.В. Оценка энергетической эффективности цикла теплового насоса со ступенчатым сжатием // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединеий СНГ. 2019. Т. 62, № 3. с. 293–302. https://doi.org/10.21122/1029–7448–2019–62–3-293–302

2. Алексеенко С.В. Исследования и разработки СО РАН в области энергоэффективных технологий. Новосибирск: Наука, 2009. 405 с.

3. Бритиков Д.А., Шевцов А.А.Энергосбережение в процессах сушки зерновых культур с использованием теплонасосных технологий: моногра-фия. М.: ДеЛи плюс, 2012. 328 с.

4. Горшков В.Г. Тепловые насосы. Аналитический обзор // Справочник промышленного оборудования ВВТ. 2004. № 2. с. 47–80.

5. Долинский А.А., Драганов Б.Х., Морозюк Т.В. Альтернативное теплоснабжение на базе тепловых насосов: критерии оценки // Промышленая теплотехника. 2007. № 6. с. 67–71.

6. Елистратов С.Л. Оценка границ технико-экономической эффективности применения тепловых насосов // Вестник ЮУрГУ. Серия: Энергетика. 2009. № 15. с. 72–78.

7. Елистратов С.Л., Накоряков В. Е. Передовые схемные решения теплонасосных установок // Известия Вузов. Серия: Проблемы энергетики. 2007. № 11–12. с. 64–75.

8. Елистратов С.Л., Накоряков В.Е. Энергетическая эффективность комбинированных отопительных установок на базе тепловых насосов с элек-троприводом // Промышленная энергетика. 2008. № 3. с. 28–33.

9. Елистратов С.Л., Накоряков В.Е. Экологические аспекты применения парокомпрессионных тепловых насосов // Известия РАН Серия: Энерге тика. 2007. № 4. с. 76–83.

10. Закиров Д.Г., Мухамедшин М.А., Николаев А.В., Файзрахманов Р.А., Рюмкин А.А. Разработка и внедрение технологий использования низко-потенциального тепла тепловыми насосами // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. Т. 94, № 1. с. 85–90.

11. Алдажуманов Ж.К., Ермоленко М.В., Степанова О.А., Тоимбаев А.Б., Должиков С.А. Ис-следование работы теплового насоса с регенеративным теплообменником на основе эксергетического анализа // Молодой ученый. 2015. № 10(90). с. 128–132.

12. Калнинь И.М., Фадеков К.Н. Оценка эффективности термодинамических циклов парокомпрессионных холодильных машин и тепловых насосов // Холодильная техника. 2006. № 3. C. 16–24.

13. Курнакова Н.Ю., Нуждин А.В., Волхонский А.А. О возможности повышения энергоэффективности тепловой схемы Т.С.с применением теплового насоса // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22, № 7. с. 114–122.

14. Мацевитый Ю.М., Чиркин Н.Б., Кузнецов М.А. Термоэкономический анализ теплонасосной системы теплоснабжения // Проблемы машино-строения. 2010. Т. 13, № 1. с. 42–51.

15. Остриков А.Н., Шевцов А.А., Тертычная Т.Н., Сердюкова Н.А. Эксергетический анализ технологии получения биодизельного топлива из рапсового масла // Вестник Воронежского госу-дарственного университета инженерных технологий. 2020. Т. 82, № 1. с. 252–261. https://doi.org/10.20914/2310–1202–2020–1-252–261

16. Подскребкин А.Д., Дягелев В.Ф. Опыт использования тепловых насосов в мире и России // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2016. № 4. с. 15–21.

17. Калнинь И.М., Легуенко С.К., Проценко В.П. Пустовалов С.Б., Савицкий И.А. Теплонасосная технология в решении крупномасштабных задач теплофикации с использованием низко-потенциальной теплоты энергоисточников // Энергосбережение и водоподготовка. 2009. № 5(61). с. 25–30.

18. Шевцов А.А., Бунин Е.С., Ткач В.В., Сердюкова Н.А., Фофонов Д.И. Эффективное внедрение пароком-прессионного теплового насоса в линию комплексной переработки семян масличных культур // Хранение и переработка сельхозсырья. 2018. № 1. с. 60–64.

19. Chicherin S. Low-temperature district heating distributed from transmission-distribution junctions to users: energy and environmental modelling // Energy Procedia. 2018. Vol. 147. P. 382–389. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.07.107

20. Chicherin S.V. Comparison of a district heating system operation based on actual data – Omsk City, Russia, Case Study // International Journal of Sustainable Energy. 2018. Vol. 38, no. 6. P. 603–614. https://doi.org/10.1080/14786451.2018.1548466

21. Deng J. Qingpeng W., Mei L., Shi H., Hui Z. Does heat pumps perform energy efficiently as we expected: field tests and evaluations on various kinds of heat pump systems for space heating // Energy and Buildings. 2019. Vol. 182. P. 172–186. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.10.014

22. Sayegh M.A. Jadwiszczaka P., Axcellb B.P., Niemierkaa E., Bryśc K., Jouharab H. Heat pump placement, connection and operational modes in european district heating // Energy and Buildings. 2018. Vol. 166. P. 122–144. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.02.006

23. Vivian J., Emmi G., Zarrella A., Jobard X., Pietruschka D., De Carli M. Evaluating the cost of heat for end users in ultra low temperature district heating networks with booster heat pumps // Energy. 2018. Vol. 153. P. 788–800. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.04.081