Теплотехнические процессы

Классификация вторичных энергоресурсов

Энергоресурсы: 1. Подводимые со стороны в виде привозного топлива, эл. эн-и или теплоты от внешн ист-ков. 2. Обр-ся на самих производствах в рез-те технологич процессов. (горючие, тепловые, избыточного давления). Горючие – гор газы от различн ВТУ – дом, кокс газ, феросплавных печей, сталеплавильных конвертеров, разл агрегатов нефте-хим пром-ти, смолы коксо-хим пр-в + отходы горючего сырья, к-е не исп-ся для технологич переработки – щепа, опилки, кокс мелочь. Тепловые – теплота физ разл газов, выходящ из технологич устр-в, раскал кокса, огненно-жидк шлаков, отраб пара. Изб давл – газов и ж-тей, Часть преобразуется в агрегатах, н-р, ГУБТ – утилизационная безкомпрессорная турбина.

Недостатки – повышенная запыленность, неравномерность графиков выхода.

К вторичным энергоресурсам относятся:

1) тепло продуктов горения, выходящих из печи с относительно высокой температурой;

2) тепло шлаков, удаляемых с плавильных печей с высокой температурой;

3) тепло жидкостей (воды и других жидких теплоносителей) или парожидкостной эмульсии, охлаждающей металлические детали в горячих местах печек.

4) тепло горячих материалов, выходящих из печей;

5) тепло кладки остывающих печей периодического действия.

К вторичным энергоресурсов так же относят химическую энергию низкокалорийных газов, это низкокалорийные и газообразные отходы производств. Коксовые и доменные газы считаются сопутствующими продуктами коксодоменных цехов и ко вторичным энергоресурсам не относятся.

Наиболее распространённым вариантом внешнего энергетического использования теплоты отходящих газов в высокотемпературных установках является производство пара в котлах-утилизаторах.

Использование теплоты в котлах-утилизаторах не дает экономии топлива, сжигаемого в высокотемпературных установках и эффективность установки определяется экономией топлива, необходимого для производства такого же количества пара в котлах с автономным отоплением, замещаемой в котлах-утилизаторах. ΔQЭКТ = МАК = QП/ηЗАМ.

ΔQЭКТ – экономия теплоты топлива при производстве пара в котле-утилизаторе

МАК – тепловая мощность автономного котла (замещаемого)

Qп – теплота вырабатываемого пара

ηЗАМ – КПД автономного, т. е. замещаемого котла

Экономия топлива от использования теплоты отходящих газов для получения пара в котлах-утилизаторах тем выше, чем выше степень использования этой теплоты и чем меньше коэффициент отъёма теплоты высокотемпературной установки.

29. 30.

На многих предприятиях, а именно на заводах чёрной и цветной металлургии, на нефтеперерабатывающих заводах и на других заводах других отраслей промышленности выделяются горючие газы, которые как правило используются на этих же предприятиях в качестве топлива. На хорошем металлургическом заводе доля технологических горючих газов составляет > 50 % общего годового потребления топлива. Это соответствует нескольким миллионам тонн условного топлива в год. Использование этих горючих газов сопряжено с рядом серьёзных трудностей. Они, как правило, токсичны, содержат много пыли и вредных веществ. Кроме того, выход непостоянный(графики опр-ся ходом технологич процесса, изменяются по стадиям), амплитуда расхода от 0 до 100%, а потребители требуют определённого графика поступления, который не совпадает с его графиком выхода. Кроме того, состав газа непостоянен и различная запылённость, а нужен стабильный и очищенный (н-р, S – вызывает коррозию).

Дом печь работает бесперебойно, выход д. б. практически ровным, но кратковременные изменения выхода из-за смены перегоревших фурм, неполадок в заг устр-ве. Это наблюдается 10-20 мин, что составляет от 20-30% в объеме до полного прекращения выхода. Снижение выхода – сотни тысяч м3. При капитальном ремонте доменных печей выход газа прекращается на 1,5-3 месяца, а потребление его на всех потребителях должно быть ровным, хотя ряд печей допускает колебания в потреблении. Например: режимы работы печей прокатных станов определяются режимами работы последних, которые могут сильно снижать свою производительность и даже останавливаться. Установка Газгольдеров (ак-ры газа) – частично решает проблему, но из-за пульсаций они взрывоопасны. Сохр-ся поетри газа, давл газа в магистральных газопроводах меняется существенно.

Вторые печи – мартеновские. Они потребляют газ в зависимости от периода плавки. Доменные воздухоподогреватели потребляют газ только на время разогрева.

Таблица – Годовой топливный баланс действующего металлургического завода с полным циклом производства

Горючий газ не исп-ся из-за технич трудностей – пыльный, периодичный. Данный завод потребляет 7983 тыс т. у.т. В том числе потребляет внутр горюч ресурсы 4090 тыс т. у.т.(51,6%), Прир газа 3170 (40%), Тв и ж топлива 667 тыс т. у.т.(8,4%).

30. Расход доменного газа кратковременно изменяется и колебания происходят нерегулярно, не синхронно. Это вызывает разбалансировку в приходе и расходе газа. Поэтому были предложены аккумуляторы газа – газгольдеры объёмом 100 тысяч кубометров газа. Распространения не получили, т. к. плохо переносят резкие толчкообразные приходы газа: 150-300 тысяч кубометров в час. Поэтому проблема решается буферными потребителями, т. е котлами.

Буферные потребители. Паровые котлы ТЭЦ, работа к-х рег-ся ↑ или ↓потребления прир газа. В этом случае распределяется 75-85% газа, а 15-25% избытки газа. Из таблицы видно, что сброс дом газа в котлы =35% годового выхода на заводе. При большом приходе газа сброс газа в котлы увеличивается.

При большой доле сброса доменного газа на ТЭЦ увеличиваются его потери, которые составляют 11-13 процентов, что связано с совместной работой паровых котлов на газе и на угле.

« – » вынужденное использование значит к-ва дом газа в кач-ве котельн топлива в то время, как мог исп-ся в ряде технологич агрегатов, особенно в смеси с кокс газом, что снизило бы потребности в прир газе и жидк топл. Примерно 67% топлива, идущ в нагреватмпечи прокатн цехов составляет прир газ (780 тыс. т.у. т.). Известковое и огнеупорное пр-во (304 тыс т. у.т прир газа – 80% всей потребности этих цехов в топливе). При сбросе газа в ТЭЦ существуют потери 3-5% на лучших заводах и 11-13 на других. Потери из-за недостатков: 1) Доменный газ имеет более низкую температуру сгорания, чем уголь и у него ниже радиационная способность факела. В результате радиационные/экранные поверхности нагрева котла получают меньшую долю теплоты топлива, а это скажется на выходных параметрах пара.(Радиоц пов-ти в котлах – за счет излучения в топке котла. Фистон – полурадиацион пов-ти. Конвективн пов-ти – где пароперегреватели, воздухонагреватели и экономайзеры) 2) В доменном газе много азота, что сказывается на работе конвективных поверхностей. В этом случае на конвективные поверхности падает большее количество теплоты, чем у угля. В этом случае наблюдается перегрев пара и стандартные методы регулирования температуры пара непригодны, ибо очень сильный перегрев. Кроме того увеличивается количество продуктов сгорания, их t, а потому растёт нагрузка на дымосос - они могут выйти из строя. Поэтому снижают паропроизводительность на 20-30 %.

1) Растёт химический недожог угля.

2) Для перехода с работы горелок с одних на другие (с газовых на пылеугольные) требуется 15-20 минут. Поэтому нельзя в более короткое время принимать газ на горение - автоматика не сработает. Иначе ТЭЦ не работает эфф-но.

Целесообразно иметь котлы, работающие только на дом газе. Для сброса Р дом газа используют автоматич свечи – трубы 30-50 м высотой, на выходе к-х ГУ. Перед сбросом в атмосферу дом газ сжигают, т. к. он токсичен. Запальники, в к-х горит дом или кокс газ.

Доменные газы сильно запылены: от 3 до 10 грамм м3. Потребители требуют запылённость до 4-5 миллиграмм м3. Очистка производится в мокрых электрофильтрах(на осадительные элктроды пленка воды, они смачиваются и пыль оседает. Нет втор уноса). В сухих электрофильтрах наблюдается вторичный унос, из-за которого глубокая очистка невозможна. Для тонкой очистки используют турбулентные промыватели, а именно трубы Вентури (в головную часть впрыскивается вода).Очистка до 5 мг/м3 и потеря давления газа от 0,01 до 0,1 МПа.

Коксовый газ У коксового газа в несколько раз меньше выход, чем у доменного, но в 4 раза больше низшая теплота сгорания. Газгольдеры для кокс газа дают больший эффект, чем для дом-го. Но чаще буферн потребителями исп-ся. Годовая буферная доля газа для котлов 5-7%. Кокс газ 55-60%, метан 24-30% СН4 – почти не баластирован – нет N. Перспективно исп-е кокс газа. Позволяет полностью автоматизировать сбросы кокс газа в котлы при кратковременных и длительных избытках. Потерь нет почти <1 %, т. к. автоматизир газгольдеры исп-ся.

31.

Регенераци – Термическая(в т-обм, теплота передается регенерирующ т-носителю) и Термохимическая(реаторы т-обменники – эн-я преобраз-ся в теплоту и эн-ю хим связей, н-р, продуктов паровой конверсии прир газа образующ-ся из ПГСм в регенеративн реакторе топливопереработки).