ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Технологические схемы производства энергоносителей за счет использования ВЭР

Принципиальная схема использования энергетических ресурсов в аг­регатах-источниках ВЭР и распределения энергетических потоков при

утилизации ВЭР приведена на рис. 13.1 [41].

Рис. 13.1. Принципиальная схема использования энергоресурсов

при утилизации ВЭР

У всех энерготехнологических установок, в результате работы кото­рых образуются ВЭР, есть общая особенность - эффективность использо­вания топлива повышается, если в этой установке топливо максимально используется непосредственно для реализации технологического процесса [45 - 47, 50].

Обычно это достигается за счет регенерации, рекуперации и рецир­куляции отходящей теплоты в самом источнике вторичных энергетических ресурсов. Примером реализации такой схемы может быть установка за на­гревательными, термическими печами теплообменников для подогрева дутьевого воздуха, подаваемого на горение в эти печи.

Увеличение температуры дутьевого воздуха на каждые 60 °С снижа­ет расход топлива на печной агрегат на 2 %. Причем, используя такой при­ем, можно снизить температуру отходящих газов до 150 °С. Иными слова­ми, необходимость использования оставшегося потенциала дымовых газов в виде ВЭР может быть целесообразной только при наличии потребителей низкопотенциального тепла.

Большое значение здесь имеет вид технологического процесса. По­кажем это на примере использования в энергетике технологии когенерации - т. е. обеспечения комбинированного производства электрической (или механической) и тепловой энергии из одного и того же первичного источ­ника.

При эксплуатации традиционных (паровых) электрических станций в связи с технологическими особенностями процесса генерации энергии большое количество выработанного тепла сбрасывается в атмосферу через конденсаторы пара, градирни и т. п. Большая часть этого тепла может быть использована в системах когенерации. Сравнение когенерации и раздель­ного производства электричества и тепла показывает, что КПД с 30 - 50 % для электростанции может быть повышен до 80 - 90 % в системах когене­рации на базе двигателей внутреннего сгорания (ДВС) - табл. 13.2 [51].

Таблица 13.2

Сравнение эффективности традиционного метода производства электроэнергии и когенерации

Раздельное производство электроэнергии и теплоты

Топливо

Электростанция

Котельная

Электричество

Общая эффективность

КПД = [(36+80)/200]-100 =

= 58 %

100 % Топливо

36 %

Теплота

_____________________ Ь-

100 %

80 %

Когенерация

Топливо

Электричество 35 %

КПД = 35+55 = 90 %

100 %

н е р ац и и

Теплота ^ 55 %

Но в большинстве своем температура отходящих газов различных промышленных печей и нагревательных устройств колеблется от 450 - 700 °С (в печах с регенераторами) до 900 °С в термических, прокатных и кузнечных (без регенерации), что позволяет в котлах-утилизаторах выра­батывать пар для технологических и энергетических нужд (табл. 13.3, 13.4).

В этих случаях охлаждение продуктов сгорания в котлах - утилизаторах происходит от 450 - 650 до 200 - 230 °С, для этого применя­ют в основном котлы-утилизаторы с многократной принудительной цир­куляцией (МПЦ). В котлах этого типа (рис. 13.2) циркуляция осуществля­ется за счет работы специального циркуляционного насоса, вследствие че­го допустимо повышенное гидравлическое сопротивление циркуляционно­го контура.

Таблица 13.3

Показатели выхода тепловых ВЭР для некоторых энергоемких технологий

[56]

Продукт, агрегат-источник ВЭР или техноло­гический процесс

ВЭР и их краткая характеристика

Удельный выход ВЭР на 1 т про­дукта (сы­рья), Гкал/ед. прод.

Возможная удельная выработка тепла за счет ВЭР на 1 т про­дукта (сы­рья), Гкал/ед. прод.

1

2

3

4

Производство стали

Сталь

Уходящие газы

0,5 - 0,7

0,24

Мартеновская печь

0 = 650 - 700 °С

(в том числе двух­

0 = 1450 °С (для двухванной пе­

ванная)

чи), запыленность 1,5 - 8,0 г/м

Охлаждение конструкций

0 = 150 °С (водяное охлаждение)

0пара = 190 - 250 °С,

р

= 3,5 - 8 ата

Электросталепла-

Уходящие газы

0,1 - 0,2

0,13

вильная печь (сред­

0 = 1000 °С

няя емкость 50 т)

0 = 1300 °С

Прокатное производство

Заготовки

Уходящие газы

0,25 - 0,35

0,1

Нагревательная

0 = 1250 - 1350 °С (сортовые

печь (методическая,

стандарты)

кольцевая с шагаю - тттим подом и др )

0 = 1500 °С (трубосварочные ста­

ны)

Охлаждение конструкций

0,6 - 0,11

0,06 - 0,09

0 = 50 °С

'-'воды ^

р

= 6 - 45 ата, 0 = 250 °С

Первичная переработка нефти

Сырая нефть

Дымовые газы

ЭЛОУ-АТ-6

0 = 350 - 450 °С

0,06

0,02 - 0,03

ЭЛОУ-АВТ-6

0 = 400 - 450 °С

0,105

0,05 - 0,06

Установки депе-

рефинации

0 = 470 °С

0,065

0,035

Каталитический риформинг

Установки:

Дымовые газы

ЛГ-35-8/300Б

0 = 460 - 500 °С

0,35

0,12

Л-35-11/300-95

0 = 500 - 520 °С

0,29

0,19

Л-35-11/600

0 = 400 - 450 °С

0,26

0,1 - 0,2

Л-35-11/600-68

0 = 600 - 500 °С

0,315

0,21

Л-35-11/1000

0 = 400 - 500 °С

0,21

0,13

Окончание табл. 13.3

1

2

3

4

Гидроочистка

Установки:

Л-24-6

Л-24-7

Дымовые газы 0 = 300 °С 0 = 330 - 420 °С

0,102 0,035 - 0,04

0,03 - 0,04 0,012

Промышленность стройматериалов

Стекло

Горшковая печь

Уходящие газы 0 = 400 - 600 °С (после теп­лообменника)

0 = 1300 °С (после регенерато­ра)

1,7 - 2,7

1,0 ккал/т стекло­массы

Ванная регенеративная печь

0,35 - 0,54 ккал/т

200 - 350 ккал/кг стек­ломассы

Минеральная вата

Вагранка для плавки минерального сырья

Уходящие газы 0 = 500 - 800 °С

0,334

Известь

Печь обжига извести

Уходящие газы 0 = 100 - 400 °С

0,116

0,081

Пищевая промышленность

Масло растительное

Сушка семян Прессование Экстракция, рафинация

Тепло бинарной смеси, масла, конденсат, парогазовая смесь 0 = 40 - 130 °С

0,86

0,4

Маргарин, майонез

Подогрев молока, воды

Конденсат, вторичный пар 0 = 90 - 120 °С

0,93

0,35

Саломас

Гидрогенезация жиров

Тепло продукта, конденсат 0 = 70 - 100 °С

1,03

0,4

Глицерин

Дистилляция жирных кислот

Паровоздушная смесь, кон­денсат, 0= 110°С

3,09

1,3

Мыло

Разогрев жиров, сушка мыла

Парогазовая смесь, конденсат 0 = 90 °С

0,73

0,3

Машиностроение

Сталь

Мартеновская печь (ем­кость 18 -90 т садки)

Уходящие газы 0 = 500 - 800 °С запыленность 10 - 15 г/м3

0,4 - 0,5 (после ре­куператора)

0,37

Охлаждение конструкции 0 = 40 °С 0 = 190 - 250 °С р = 3,5 - 1,8 ата

-

0,29

Нагрев заготовок

Нагревательная печь производительностью 300 - 20000 кг/ч

Уходящие газы

0 = 600 - 1300 °С (после печи) 0 = 300 - 700 °С (после реку­ператора)

-

0,3 - 0,7 0,2 -0,5

Таблица 13.4

Структурная схема выработки и использования ВЭР на предприятии

черной металлургии

Вид производства, агрегаты

Виды ВЭР

Процесс, вид по­бочного продукта

Установка ВЭР, виды энергоносителей

Доменное произ­водство

Горючие

Доменный газ

Топливо

Тепловые

Охлаждение

СИО (пар)

Избыточного

давления

Энергия газа

ГУБТ (электроэнергия)

Мартеновские печи

Тепловые

Отходящие газы

Котлы-утилизаторы (пар)

Охлаждение

СИО (пар)

Кислородные кон­верторы

Тепловые

Отходящие газы

Охладители конвертор­ных газов (пар)

Горючие

Конверторный газ

Топливо

Нагревательные печи прокатного производства

Тепловые

Отходящие газы

Котлы-утилизаторы (пар)

Охлаждение

СИО (пар)

Коксовые батареи

Горючие

Коксовый газ

Топливо

Тепловые

Отходящие газы

УСТК (пар и электро­энергия)

Обжиговые печи

Тепловые

Отходящие газы

Котлы-утилизаторы (пар)

Главными преимуществами котлов МПЦ, обусловившими их широ­кое применение в качестве котлов-утилизаторов, являются:

1) применение труб малого диаметра (20 - 30 мм), обеспечивающих в условиях преимущественно конвективной передачи тепла максимальные значения коэффициентов теплопередачи;

2) компоновка испарительных поверхностей нагрева в виде змееви­ковых пакетов, обусловливающая компактность установки и возможность блочного изготовления и монтажа, что особенно важно при размещения котлов в неприспособленных для этого помещениях производственных це­хов [45].

Кроме того, нагревательные печи, как правило, оборудованы систе­мой охлаждения отдельных элементов конструкции, работающих в тяже­лых температурных условиях. Обычно охлаждение элементов достигается за счет пропуска через их внутреннюю полость воды, отнимающей тепло, поглощаемое конструкцией. Так работают фурмы доменных печей, кессо­ны мартеновских печей, глиссажные трубы методических печей и др.

Потери тепла с охлаждающей водой составляют заметную величину в тепловом балансе любой металлургической печи. Например, в мартенов­ских печах эти потери составляют до 15 - 20 % от всего расходуемого на печь тепла.

Рис. 13.2. Принципиальная схема котла с многократной циркуляцией

(МПЦ):

1 - барабан; 2 - циркуляционный насос; 3 - испарительная поверхность;

4 - пароперегреватель; 5 - водяной экономайзер

Количество тепла, уносимое охлаждающей водой, может быть зна­чительно уменьшено посредством изоляции охлаждаемых элементов. На­пример, изоляция лобовой поверхности кессонов мартеновской печи сни­жает потерю тепла через них в 2 - 3 раза. К сожалению, в условиях работы сталеплавильных печей стойкость современных изоляционных материалов невелика и устройство эффективной, длительно работающей изоляции ох­лаждаемых элементов связано с очень большими, часто непреодолимыми трудностями [45].

Наиболее целесообразным способом использования тепла охлаж­дающей воды является организация испарительного охлаждения, при ко­тором в охлаждаемом элементе происходит частичное испарение охлаж­дающей воды. Вследствие использования скрытой теплоты парообразова­ния разность i2 - i1 возрастает до 2300 - 2500 Дж/кг (550 - 600 ккал/кг) и расход воды сокращается в десятки раз. Пар, получаемый из системы ис­парительного охлаждения, значительно легче использовать, чем горячую воду.

Количество получаемого в системе испарительного охлаждения пара D может быть подсчитано по формуле, кг/ч:

D = Q/(i2 - І1),

где Q - количество отводимого тепла, Дж/ч (ккал/ч); i2 - энтальпия полу­чаемого насыщенного пара, Дж/кг (ккал/кг); i1 - энтальпия питательной воды, Дж/кг (ккал/кг).

Повышение температуры охлаждающей среды и стенки детали не имеет существенного значения, так как при нагреве стали до температуры 350 °С механические свойства ее практически не изменяются.

Резкое уменьшение расхода охлаждающей воды делает рентабель­ным питание системы химически очищенной водой, благодаря чему срок службы охлаждаемых элементов увеличивается в несколько раз. Образо­вание пара внутри охлаждаемого элемента вызывает в контуре системы испарительного охлаждения (рис. 13.3) естественную циркуляцию. Дви­жущей силой циркуляции является разность давления Ар, Н/м, столба во­ды и столба пароводяной смеси высотой Н, м:

АР = &Н(Рв - РпХ

где рв, рп - плотность воды и пароводяной смеси, кг/м[4]; g - ускорение силы тяжести, м/с2.

На металлургических и машиностроительных предприятиях тепло­вые ВЭР сравнительно высоких параметров образуются в основном в мар­теновских, нагревательных и термических печах в виде теплоты уходящих газов и теплоты охлаждения установок, печей, продукции. Кроме того, низкопотенциальная теплота содержится в отработанном паре, образую­щемся в процессе работы прессов и молотов [41].

Рис. 13.3. Схема контура системы испарительного охлаждения: 1 - барабан-сепаратор; 2 - опускной трубопровод;

3 - охлаждаемый элемент; 4 - подъемный трубопровод

ки пара, горячей воды или для подогрева доменного газа. Перспективно использование теплоты шлаков, которые в цветной металлургии выходят с температурой до 1300 °С и уносят до 15 - 70 % общей теплоты. В черной металлургии значительные отходы теплоты образуются в агломерацион­ном и ферросплавном производствах (средняя температура шлаков колеб­лется в пределах 500 - 550 °С).

На предприятиях машиностроения в настоящее время тепловыми от­ходами являются физическая теплота уходящих газов, теплота охлаждения нагревательных и термических печей и вагранок, теплота отработанного пара кузнечно-прессового оборудования.

В промышленности строительных материалов тепловые ВЭР обра­зуются при обжиге цементного клинкера и керамических изделий, произ­водстве стекла, кирпича, извести, огнеупоров, выплавке теплоизоляцион­ных материалов. К ним относится физическая теплота уходящих газов раз­личных печей (туннельных, шахтных, вращающихся и т. д.).

Крупными потребителями пара различных параметров, электроэнер­гии, горячей и теплой воды, а также холода являются почти все отрасли пищевой промышленности, поэтому и тепловые ВЭР предприятий пище­вой промышленности также весьма разнообразны. Это, прежде всего, теп­лота отходящих горячих газов и жидкостей; жидких и твердых отходов производства; отработанного пара силовых установок и вторичного пара, который получается при выпаривании растворов, ректификации и высу­шивании; тепловых установок; теплота, содержащаяся в продуктах произ­водства.

Как уже отмечалось, вторичные энергоресурсы имеются также на тепло - и гидроэлектростанциях. На гидроэлектростанциях отходы теплоты образуются в результате тепловыделения в электрогенераторах. Для тепло­вых электростанций наиболее существенный источник ВЭР - низкопотен­циальная теплота нагретой охлаждающей воды конденсационных уст­ройств, с которой может теряться до 50 % теплоты топлива, расходуемого на электростанции. Источником ВЭР считаются также дымовые газы ко­тельных установок на паротурбинных станциях или отходящие продукты сгорания газотурбинных установок [49].

Для охлаждающих установок источником тепловых ВЭР может слу­жить нагретая охлаждающая вода из воздухоохладителей и регенератив­ных теплообменных аппаратов. Источником ВЭР может быть нагретая ох­лаждающая вода из системы охлаждения генераторов электростанций. Значительные тепловые отходы имеются и на АЭС: теплота конденсата, теплота охлаждающих систем и др.

Таким образом, основными источниками образования ВЭР в различ­ных отраслях промышленности выступают технологические аппараты, как правило, недостаточно совершенные с энергетической точки зрения, по­скольку современная технология допускает работу технологических уста­новок с низким коэффициентом использования топлива.

ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

220 Volt предлагает генератор Matari MDN80 со скидкой 132000 гривен

Интернет-магазин 220 Volt установил суперскидку на японские дизель-генераторы Matari MDN80 — 132 тысячи гривен. Предложение магазина действительно, пока товар есть в наличии. Полная стоимость оборудования — 579232 гривен, акционная цена …

Виды теплогенерации в Украине на 2016 год и стоимость

В 2016 году частные потребители тепла в Украине получают тепло из следующих источников: 1. Наиболее распространенный - от электричества, электрокотлы, электрокамины, электрообогреватели... Источником без подробностей в большинстве случаев является "энергия …

Тепловая трубка своими руками и её применение

Для создания тепловой трубки диаметром 16мм и длиной 80см я взял на сантехническом рынке гофронержавеющий шланг для воды, купил заглушки на него и вместо резиновых шайб - паронитовые. Затем я …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.