ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ЭНЕРГОАУДИТА

КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК, СХЕМ И ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

В зависимости от числа камер, в которых реализуются все ступени (стадии) технологического процесса, выделяют установки [29] с однока­мерным и многокамерным рабочим пространством. Установки с однока­мерным или однозонным рабочим пространством (например, топливные, мартеновские и нагревательные печи) характеризуются относительно рав­номерным температурным полем греющих газов в объеме и, как правило, цикличностью их действия. Установки с таким рабочим пространством и циклическим действием в наименьшей мере удовлетворяют современным требованиям [29].

При однокамерном, но многозонном рабочем пространстве, установки отличаются непрерывностью работы и неравномерным полем температур газов в объеме (например, методические нагревательные печи, шахтные печи, вращающиеся печи). Установки с таким рабочим пространством бо­лее прогрессивны, чем первые.

Наиболее широкие возможности удовлетворения современным требо­ваниям открывают варианты высокотемпературных теплотехнологических установок с многокамерным комбинированным рабочим пространством, если при этом обеспечивается набор эффективных теплотехнических прин­ципов и источников энергии, а также реализуется совершенная тепловая схема. В многозонном и многокамерном рабочем пространстве можно вы­делить соответственно следующие зоны и камеры [29]:

• предварительной тепловой или тепловой и физико-химической об­работки исходных материалов;

• основной технологической обработки материалов, где или заверша­ется технологический процесс в целом, или проводится его решающая ста­дия;

• технологической дообработки материалов;

• технологически регламентированного охлаждения технологическо­го продукта.

В отличие от этих технологических зон и камер устройства, в которых осуществляется технологически не регламентированное охлаждение про­дукта, относятся к теплотехническим элементам установки.

В общем случае теплотехнологическая установка содержит от одной до нескольких зон или камер рабочего пространства.

В высокотемпературных теплотехнологических установках использу­ются следующие источники энергии [29]:

• топливо с воздушным окислителем (ТВ);

• топливо с обогащенным кислородом воздухом (ТОВ);

• топливо с технологическим кислородом (ТК);

• продукты горения топлива от смежных установок;

• электроэнергия (ЭЭ), способы реализация которой могут быть раз­личными, в том числе и через низкотемпературную плазму;

• комбинированные источники энергии, которые включают совмест­ное использование в печи источников ТВ и ТК; совместное использование ТВ (ТК) и электроэнергии (ЭЭ); другие варианты сочетания источников энергии.

Применение комбинированных источников энергии с расширяющим­ся использованием кислорода и электроэнергии является одной из особен­ностей новых теплотехнологических систем.

В высокотемпературных теплотехнологических установках с газовым теплоносителем наиболее широко используются следующие теплотехниче­ские схемы и принципы [29]:

1) плотного фильтруемого слоя - тепловая обработка свободной за­сыпки дробленых материалов, мелких изделий и других тел;

2) кипящего или псевдоожиженного слоя - тепловая обработка зер­нистых или грубо измельченных материалов;

3) взвешенного слоя - тепловая обработка измельченных материалов в условиях газовой смеси;

4) пересыпающегося слоя - тепловая обработка сыпучего материала,

Перемещаемого различными способами;

5) уложенных загрузок - тепловая обработка кладки изделий или по­луфабрикатов;

6) излучающего факела или излучающего газового потока;

7) поверхностного излучателя;

8) погруженного факела - тепловая обработка материала в ванне рас­плава, продуваемой газовым теплоносителем;

9) комбинированная - тепловая обработка материалов в условиях по­следовательного применения двух или нескольких теплотехнических спо­собов.

В соответствии с этими принципами можно выделить девять типов высокотемпературных теплотехнологических установок с газовым тепло­носителем, имеющим аналогичное название (например, установка с кипя­щим слоем, установка с погруженным факелом и т. д.).

Применение комбинированных теплотехнических принципов является характерной особенностью многих новых и радикально модернизируемых действующих теплотехнологических установок.

Классификация теплотехнологических установок с электрическим ис­точником энергии и способам электрического нагрева [29]:

• косвенного нагрева (например, печи сопротивления);

• прямого (контактного) нагрева;

• индукционного нагрева;

• электродугового нагрева;

• электронно-лучевого нагрева;

• плазменного нагрева.

В установках без внешнего теплоиспользования теплота компонентов горения используется на нагрев исходных материалов или эндотермиче­скую обработку топлива (химическая регенерация). Такие установки могут иметь высокий КПД использования топлива только при глубокой регенера­ции теплоты.

В установках с внешним (дополнительным) замыкающим теплоис - пользованием теплоту после регенерации направляют на производство дру­гой технологической или энергетической продукции. Такое теплоиспользо - вание непосредственно не решает каких-либо технологических задач дан­ной теплотехнологической установки (почему и называется внешним), но может выступать как средство экономии топлива в замещаемых (по допол­нительной продукции) установках.

Примером тепловых схем высокотемпературных теплотехнологиче - ских установок с пристроенными элементами установок внешнего тепло - использования являются традиционные промышленные печи, дополняемые без изменения структурной схемы собственно технологической установки котлами-утилизаторами, испарительным охлаждением элементов огражде­ния камер рабочего пространства, низкотемпературными технологически­ми аппаратами.

Теплотехнологические установки с органически встроенными элемен­тами установок внешнего теплоиспользования отличаются тем, что по­следние внедряются в структурную схему основной установки, изменяя ее так, чтобы обеспечить наиболее благоприятные условия работы камер ра­бочего пространства и всей установки в целом.

Теплотехнологические установки с внешним замыкающим теплоис - пользованием, предназначенные для одноцелевой выработки заданной тех­нологической продукции, отличаются от комбинированных агрегатов тех­нологического или энерготехнологического назначения.

Например, комбинированный энерготехнологический агрегат предна­значается для выработки энергетической и технологической продукции при заданных для каждой из них уровнях производства, являясь альтернатив­ным решением раздельного варианта выработки этих видов продукции.