1. Методи використання теплових вторинних ресурсів
1.1 Використання теплових ВЕР можливо за трьома напрямками
Рис. 1.1 - Схема нагрівальної печі з регенерацією теплоти відхідних газів [1]:
1 - пальник; 2 - робочий об'єм печі; 3 - нагріваються деталі;
4 - повітронагрівач
Рис. 1.2 - Схема установки для осушення компресорного повітря [1]:
1 - теплообмінник; 2 - конденсатор або виморажіватель;
3 - холодильна машина
1.2 Установки для зовнішнього теплоспоживання
Теплові ВЕР газових потоків з високою (> 400 В° С) і середньої (100-400 В° С) температурою зазвичай використовують для виробництва пари та гарячої води за допомогою парових чи водогрійних котлів-утилізаторів. Котли-утилізатори дуже широко застосовуються в промисловості. Широко поширені в даний час системи випарного охолодження елементів високотемпературних печей. У печах багато елементів доводиться робити з металу - перш за все це несуть і підтримуючі балки, на них лягати велике навантаження, яку не витримають вогнетривкі матеріали. Практично неможливо робити з вогнетривів і рухомі елементи, особливо ті, які повинні герметично закриватися, наприклад завалочні вікна, шибери, перекривають прохідний перетин газоходів і т. п. Але метали можуть працювати тільки при помірних температурах до 400-600 В° С, а температура в печі набагато вище. Тому металеві елементи печей роблять порожнистими і всередині них циркулює охолоджуюча вода. Для виключення утворення накипу і забруднень всередині охолоджуваних елементів вода повинна бути спеціально підготовленою. Крім того, цю воду потрібно охолоджувати або скидати. І в тому, і в іншому випадку відбувається забруднення навколишнього середовища.
Всі ці недоліки виключаються, якщо в охолоджувані елементи печі подають воду з контуру циркуляції парового котла-утилізатора (рис. 1.3).
Охолоджувані елементи печі тут виконують роль випарної поверхні, в якій теплота вже не скидається в навколишнє середовище, а йде на вироблення пара. Харчування котлів здійснюється хімічно очищеною водою, тому накипу і забруднень всередині охолоджуваних елементів не утворюється, і термін їх служби в 1,5-3 рази більше, ніж при охолодженні необробленої проточною водою.
Рис. 1.3 - Спрощена схема котла-утилізатора з системою випарного охолодження [1]:
1 - живильний насос; 2 - водяний економайзер; 3 - випарна поверхню котла; 4 - пароперегрівач; 5 - барабан котла; 6 - охолоджувані елементи печі; 7 - циркуляційний насос
Система випарного охолодження може працювати і як самостійний паровий котел, але потужність його буде надто малою. При комплексному підході до утилізації теплоти від газів і охолоджуваних елементів конструкції печі значно скорочуються витрати на допоміжне обладнання, комунікації, обслуговування і т. п.
Іноді вдається використовувати теплоту розпечених твердих продуктів. На багатьох металургійних комбінатах зараз працюють установки охолодження (технологи говорять В«сухого гасінняВ») коксу (УСГК), в яких охолоджується вивантажуваний з коксових батарей кокс з температурою понад 1000 В° С.
Особлива складність цієї установки полягає в тому, що кокс - горючий матеріал. Тому для його охолодження використовують інертний азот, а всю установку герметизують, по можливості запобігаючи витоку азоту.
Розпечений кокс у спеціальних вагонах швидко (оскільки на повітрі він горить) транспортується від коксової батареї і завантажується в герметичну фор-камеру 1 (рис. 1.4), потім надходить у камеру гасіння 2, в якій він знизу вгору продувається інертним газом. За рахунок поступової вивантаження знизу кокс щільним шаром рухається зверху вниз протитечією до охолодному газу. В результаті кокс охолоджується з 1000-1050 В° С до 200-250 В° С, а газ нагрівається з 180-200 В° С до 750-800 В° С. Через спеціальний отвір 3 і пилеосадітельних камеру 4 гази потрапляють в котел-утилізатор 5. У ньому за рахунок охолодження 1 т коксу одержують приблизно 0,5 т пара досить високих параметрів р = 3,9-4,0 МПа і t = 440-450 В° С. Після котла-утилізатора охолоджений газ ще раз очищають від пилу в циклоні 6 і вентилятором 1 знову направляють в камеру гасіння під спеціальний розсікач для рівномірного розподілу по перерізу камери.
Сухий спосіб охолодження в порівнянні з традиційним, коли розпечений палаючий кокс дійсно В«гасятьВ», поливаючи водою, дозволяє не тільки отримати додаткову енергію (утилізувати ВЕР), але і підвищує якість коксу, зменшує його втрати за рахунок вигорання у процесі гасіння, виключає витрату води, а головне - дозволяє уникнути забруднення атмосфери паром і коксової пилом.
Аналогічні схеми утилізації теплоти інших твердих речовин можна використовувати тільки при достатньо великої продуктивності, інакше це буде економічно не вигідно з причин, вказаних вище. Продуктивність УСТК по коксу складає 50-56 т/ч.
Рис. 1.4 - Схема установки для сухого гасіння коксу [1]
1.3 Використання низькопотенційних вторинних енергоресурсів
Найбільш складно знайти застосування низькопотенційної теплової ВЕР (<100 В° С). В Останнім часом їх використовують для опалення та кондиціювання промислових і житлових будівель, застосовують теплові насоси для підвищення температурного потенціалу або для отримання холоду. Такі ВЕР використовують тільки на опалення близько розташованих теплиць або рибоводних господарств.
В промислових умовах охолодження димових газів до температури нижче 100 В° С вельми скрутно насамперед через конденсації водяної пари. Холодні стінки труб, по яких циркулює нагрівається середу, запотівають і піддаються інтенсивній корозії. Щоб виключити корозію, промислові підігрівачі повітря іноді виготовляють з некорродірующіхся скляних труб. Якщо немає вібрації, такі труби працюють досить довго.
Для підігріву води низькотемпературними газами (t <100 В° С) починають використовувати контактні економайзери, що представляють собою звичайні змішувальні теплообмінники типу градирні (рис. 1.5).
Вода в них нагрівається за рахунок теплоти контактуючих з нею газів. Поверхня контакту крапель води з газом велика, і теплообмінник виходить компактним і дешевим по порівнянні з рекуперативним (трубчастим), але вода насичується шкідливими речовинами, містяться в димових газах. У деяких випадках це припустимо, наприклад, для води, що йде в систему хімводопідготовки в котельнях або на ТЕС. Якщо забруднення води неприпустимо, то ставлять ще один теплообмінник, в якому В«БруднаВ» вода віддає теплоту В«чистоїВ» і повертається в контактний економайзер.
Рис. 1.5 - Схема змішувального теплообмінника (градирні) [1]:
1 - насадка (Кільця Рашига); 2 - краплевідбійників;
3 - витяжною вентилятор
Змійовики, по яких циркулює В«чистаВ» вода, можна встановити і всередині контактного економайзера замість насадки.
1.3.1 Напрямок та загальні схеми використання відпрацьованої пари
Отработавший виробничий пар має тиск 0,1-0.3 МПа, а іноді і 1 МПа, тобто коливається в широких межах. Однак, незважаючи на широкий діапазон коливання тиску відпрацював (іноді називають м'ятим) пар в основному має низьке тиск.
Отработавший пар багатьох виробництв забруднений механічними та агресивними хімічними домішками. Деякі виробничі агрегати працюють із змінним навантаженням, що веде до утворення переривчастих потоків відпрацьованої пари. Все це ускладнює використання відпрацьованої пари і викликає необхідність попередньої очищення пара від забруднення, перетворення переривчастих потоків відпрацьованого пара в постійні потік тепла, а також підвищення тиску відпрацьованої пари з допомогою теплових трансформаторів [1].
Отработавший виробничий пар використовують для технологічних цілей, теплопостачання, вироблення електроенергії, комбіновано для цілей виро...
