ПОЛУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПАРА
В последнее время сделан ряд интересных предложений по использованию тепловых насосов для получения технологического пара [30]. Для примера выбрана бумажная промышленность, где используется много технологического пара и сбрасывается много горячего конденсата и нагретого воздуха. Новая система энергоснабжения бумагоделательной машины показана на рис. 7.35.
Основная особенность схемы состоит в использовании бумагоделательной машины как конденсатора холодильного цикла и в то же время конденсатора паротурбинного энергетического цикла по нормальной схеме. Следовательно, на рис. 7.35 верхний контур изображает теплонасосный цикл, а нижний контур — энергетический с двумя котлами, работающими параллельно. Испаритель теплового насоса использует нагретый воздух или жидкость как источник тепла.
Для сжатия применяется центробежный компрессор с паротурбинным приводом, причем мятый пар после турбины смешивается с паром, подаваемым компрессором. Альтернативой является применение термокомпрессоров (эжекторов), описанных в § 5.3, что дает понижение капитальных затрат, но повышает эксплуатационные из-за их низкого КПД. Исследуется также комбинация из тер-
Рис. 7.35. Тепловой насос в производстве бумаги (к проекту реконструкции). 1 — испаритель воды; 2 — новая бумажная машина; 3 — новый котел; 4 — старый котел; 5 — компрессионно-расширительная установка; 6 — к бумажной машине;
7 — существующий турбогенератор;
|
О, юте %2мпа |
|
Рис. 7.36. Теплоснабжение производства бумаги с компрессорными установками. i — конденсат; 2 — водяной пар; 3 — хладоагент; 4 — вода; 5 — влажный воздух; 6 — выброс; 7 — свежий воздух. |
|
-е- |
|
-е |
|
Установка для восстановления тепла, в правой — компрессоры и турбина. Источником тепла служит влажный сбросной воздух от бумагоделательной машины. Существенно, что часть его тепла предварительно используется для подогрева входящего воздуха в экономайзере. Нагретая вода из экономайзера затем проходит через теплообменник вода — хладоагент, образующий испаритель теплового насоса. Конденсат из бумагоделательной машины преобразуется в пар в конденсаторе теплового насоса. Наряду с применением экономайзера возможна прямая подача влажного воздуха в испаритель теплового насоса. В рассматриваемой схеме пар про- |
8 — рекомендуемый к установке турбогенератор.
Мокомпрессоров на первых ступенях с последующим сжатием в многоступенчатых центробежных компрессорах.
|
|
Другой альтернативой, позволяющей в какой-то степени снизить необходимость больших объемных расходов водяного пара низкого давления, служит применение обычных хладоагентов в промежуточном контуре (рис. 7.36). В левой части схемы показана
изводится при низком давлении (24 кПа, 64 °С) и подвергается сжатию в многоступенчатом компрессоре до необходимых в технологии параметров. В установке, показанной на рис. 7.36, на компрессор затрачивается 3,7 МВт, а восстановленное тепло — 8,7 МВт. Стоимость элементов этой установки указана ниже.
Стоимость,
Оборудование ф. Ст.
Утилизация тепла (воздуховодяной теплообменник
335 000 м3/ч)........................................................................... 200 000
Холодильная машина (2400 т)............................................................ 900 000
Компрессор 1-й ступени............................................................. 2 300 000
» 2-й ступени..................................................................... 1 750 000
» 3-й ступени......................................................................... 1 075 000
Промежуточные холодильники....................................................... 1 000 000
Турбина для привода компрессора.................................................... 190 000
Турбогенератор.......................................................................... 1 000 000
Итого.......................................................................... 8 145 000
Эксплуатационные расходы, капиталовложения и затраты энергии были сопоставлены с теми же величинами обычной котельной, которую первоначально предполагалось установить при расширении бумажной фабрики. Стоимость котельной 12,5 млн. ф. ст. Результаты сопоставления следующие (ф. ст.):
TOC \o "1-3" \h \z Капиталовложения.................................................................................. 8400
Экономия капиталовложений по сравнению с котельной. . 4100 Годовая экономия:
При амортизации 8,5% за 8 лет......................................................... 510
За счет топлива и обслуживания..................................................... 1430
Перерасход на добавочную электроэнергию......................................... 1590
Экономия годовых издержек................................................................... 350
Это исследование положило начало развитию нового направления в работах по экономии энергии с помощью тепловых насосов. В бумажной промышленности имеется много других источников тепла, потенциал которого можно повышать, имеются они и в других отраслях промышленности. Однако уровень необходимых капиталовложений довольно высок, поэтому маловероятно, чтобы они оказались под силу компаниям без существенной правительственной помощи.
