1.Технология утилизации высокотемпературных тепловых отходов химических производств. Принципиальная схема энерготехнологического агрегата. Эколого-экономическая эффективность использования тепла.

В некоторых высокотемпературных технологических процессах по регламенту температура в реакторе должна поддерживаться на уровне более низком, чем теоритическая (адиабатическая) температура процесса. Процесс поддержания заданного температурного уровня осуществляется за счёт отвода из зоны химического реагирования с последующем использованием этого тепла для получения кипящей воды или перегретого пара (вариант 1 и 2).

1. пар 2. реактор

циркуляци- паропере-

онный греватель

контур ц.к.

реактор испаритель

испарительная

поверхность нагрева

Во втором варианте энерготехнологического агрегата, являются аппараты, в которых в одномсиловом корпусе последовательно размещены реактор и парогенератор. Отбор тепла из зоны реагирования относительнот невелик, но «технологические» функции и конструктивная связь реактора и парогенератора сохраняются. По этой схеме обеспечивается заданный температурный режим на входе в последующий технологический аппарат.

Примером этой схемы являются контактные аппараты окисления аммиака в производстве слабой азотной кислоты, контактный аппарат для получения окислов азота в производстве гидроксиламинсульфата или мономеров синильной кислоты.

2. Общие сведения о сетях электроснабжения, энергосистема и ее основные составляющие. Показатели энергосистемы. Возможности экономии эл энергии в энергосистеме и ее влияние на окружающую среду.

Энергосистема – совокупность электрических станций и соединяющих их с центрами

потребления электроэнергии электрических сетей ( с

повысительными и понизительными трансформаторными

подстанциями ).

КЭС трансформаторные подстанции

ЛЭП 110кв. 6 –10кв.

500кв.

110кв. 6 –10кв. 0.38кв.

380

220

крупные крупные коммунально-

потребители коммерческие бытовое

промышленных предприятия. потребление

и коммунальных ( лифты,

предприятий отопление,

( технические процессы, вентиляция).

насосы, топки, печи,

вентиляторы, двигатели).

показатели :

1. максимально часовая нагрузка, Рmax, [ кВт];

2. средне часовая, Рср;

3. минимально часовая нагрузка.

3. Энергетический менеджмент. Структурная схема организации системы мониторинга и планирования.

Энергический - совокупность принципов, методов, средств и форм менеджмент управления энергогенерированием и энергопотреблением,

применяемых с целью получения экономии энергии и

прибыли.

Структурная схема организации системы мониторинг и планирования.

действия

Менед-

жмент

(управ-

ление)

Оценка

работы

произ-

водства

Центр

учёта потреб-

ления

энергии

затраты отчётность

энергии

продук-

ция внутренние

про- энер- факты

дук- гия

ция

Поста-

влен-

ная

задача

Стан-

дарт-

н ый

уровень

проекты

исторические

данные

4. Тепловая защита зданий. Выбор энергосберегающих заграждающих конструций зданий и сооружений.

Согласно нормам тепловой защиты зданий установлены три показателя тепловой защиты здания:

 

• а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания;

• b) санитарно-гигиенический показатель, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы;

• в) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

 

Требования тепловой защиты здания будут выполнены, если в жилых и общественных зданиях будут соблюдены требования показателей «а» и «б» либо «б» и «в». В зданиях производственного назначения необходимо соблюдать требования показателей «а» и «б».

1.Применение экономически целесообразного сопротивления теплопередачи наружных

ограждений при строительстве и дополнительного утепления наружных стен при реконструк-

ции зданий.

Мероприятие предназначено для увеличения сопротивления теплопередачи наружных стен

и снижения тепловых потерь здания, за счет улучшения его теплозащитных свойств и примене-

ния эффективных теплоизоляционных материалов.

Наиболее эффективна теплозащита стен с наружной стороны

2. Устройство вентилируемых наружных стен.

Мероприятие предназначено для повышения уровня тепловой защиты наружных стен.

3. Тепловая защита наружной стены в месте установки отопительного прибора.

Мероприятие предназначено для снижения тепловых потерь от наружных ограждений (сте-

ны) к которым прилегают отопительные приборы.

4. Устройство вентилируемых окон.

Мероприятие предназначено для сокращения воздухопроницаемости и увеличения сопро-

тивления теплопередачи оконных блоков. Снижение потерь теплоты осуществляется при ис-

пользовании тройных вентилируемых окон.

5. Установка дополнительного (тройного) остекления.

Мероприятие предназначено для сокращения воздухопроницаемости и увеличения сопро-

тивления теплопередачи оконных блоков.

6. Применение теплопоглощающего и теплоотражающего остекления.

Мероприятие предназначено для сокращения теплопоступлений в помещения от солнечной

радиации, что приводит к комфорту в помещениях.

7.Устройство застекленных лоджий.

Мероприятие предназначено для сокращения расхода проникающего в помещение наруж-

ного холодного воздуха в зимний период и повышения температуры в лоджии (за наружной

стеной помещения). 8. Периодический режим работы системы отопления.

Периодический режим работы системы отопления применяют в производственных, граж-

данских, учебных, спортивных, торговых, административных зданиях, используемых для отоп-

ления неполные сутки и дни недели в которых допускается снижение температуры внутри по-

мещений в нерабочее время.

9. Отопление помещений теплотой рециркуляционного воздуха.

Теплоту рециркуляционного воздуха рекомендуется использовать для производств, в кото-

рых допускается рециркуляция воздуха, а также при температуре воздуха в верхней зоне более

30 С и подачи воздуха на расстояние не более 15 м.

10. Системы воздушного отопления.

Системы воздушного отопления применяют для жилых, общественных, производственных,

сельскохозяйственных зданий и сооружений, а также гостиниц, в которых функция отопления

совмещается с вентиляцией. В системе воздушного отопления возможна полная или частичная

рециркуляция воздуха. Периодический режим работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Устройство воздушных завес.

Применение теплонасосных установок и энергии низкого потенциала (конденсата, возду-

ха).

Большое практическое применение тепловые трубки нашли благодаря их высокой надеж-

ности, простоте устройства, малому весу, отсутствию движущихся механических деталей и

ненужности перекачки теплоносителя. Тепловые трубы практически изотермичны по всей

длине. Но главным достоинством их остается сверхпроводимость теплоты при малом перепаде

температур: эффективная теплопроводность в десятки тысяч раз больше, чем теплопроводность

серебра и меди.

 

5. Регенерация тепла. Схема предварительного подогрева топлива и воздуха. Роль регенерации тепла в экономии топлива.

Схема предварительного подогрева воздуха и топливного газа технологической печи:

технологический

продукт

Поверхность реактор-теплообменник подогреватели исходных

нагрева продуктов

Схема химической регенерации продуктов сгорания технологической печи (тепловые или горючие отходы для термохимического, сопрвождающегося эндотермическим эффектом, преобразования топлива (это может быть конверсия, пиролиз, крекинг, которые происходят в реакторе - теплообменнике).

( на примере двигателя) в газотурбинном двигателе) - использование части тепла газов, выходящих из турбины, для подогрева воздуха, сжатого в компрессоре, до его поступления в камеру сгорания. Регенерация тепла повышает экономичность двигателя, т. е. снижает его удельный расход топлива. Однако применение регенератора увеличивает вес и габариты двигателя, а также гидравлические потери в нем. Регенерация тепла широко применяется в стационарных и судовых газотурбинных двигателях. Регенерацию тепла применяют также в некоторых авиационных газотурбинных двигателях с комбинированной тягой, в частности, предназначенных для самолетов с большой продолжительностью полета.

6. Пути повышения экономичности использования топлива и ВЭР в теплоснабжении предприятий и зданий

1. Замена устаревших моделей котлов, схем, компоновки оборудования ( экономия топлива и электропотребления привода, электрического насоса и т. д.);

2. Закрытие малых котельных, для которых Q 3.6 Гкал/ч ( экономия топлива и трудовых ресурсов);

3. Перевод отопления помещений ( с парового на водяное) дает экономию топлива до 10%;

4. Уменьшение потерь тепла с уходящими газами за счет установки экономайзера и теплоподогревателя. За счет поддержания ( коэффициент избытка воздуха), т. к. рост на 0.1 дает переход газа до 0.7% электроэнергии привода, вентилятора и дымососа на 10%.

За счет увеличения плотности газоходов и за счет поддержания чистоты наружных и внутренних поверхностей нагрева;

5. Свести до нуля потери тепла от химической неполноты горения Q3 за счет правильного подбора горелочных устройств и их наладки;

6. Снижать расход газа за счет уменьшения потерь тепла в ОС, при этом обеспечивая температуру поверхности котла не более 55 и держать ее постоянной за счет забора воздуха на дутье из верхней зоны котельной, за счет сокращения числа остановок и пусков котла;

7. Установить эффективную температуру питательной воды Тп.в. = Тт.росы + 10 , где точка росы ;

8. Работа при пониженном давлении в барабане котла приводит к перерасходу топлива, увеличению влажности пара, солесодержания, накипиобразования;

9. Недостаточный возврат конденсата из системы теплоснабжения, что приводит к падению КПД порядка на 8%;

10. Автоматизация технологических процессов ( процессов горения), вспомогательного оборудования, питательных систем дает экономию на 10%;

11. Оптимальное распределение нагрузок между котлами или котельными, работающими на общего потребителя ( экономия до 12%);

12. Типичные потери теплоты при теплоснабжении от районных и квартальных котельных: 1) при транспорте пара и горячей воды в сетях (утечки) Q5 - 10 20%;

2) “перетоп” в помещении. Согласно нормам помещение ночью должно иметь температуру порядка 16 ;

3) потери в ОС помещений:

стены составляют Q5 - 13 20%;

окна - 10 17%;

крыши - 6 10%.

Меры: Теплоизоляция стен в соответствии с нормативными показателями, герметизация помещения, применение тройного остекления, утилизация тепла в вентвыбросы, потери с горячей водой.

7. Утилизация тепла агрессивных жидкостей. Принципиальная схема установки. Эколого-экономическая эффективность использования тепла.

В производствах серной и фосфорной кислот имеются большие потоки тепла, содержащие в агрессивных жидкостях при t = 80120С. Использование этого тепла представляет больщие трудности, т. к. в применяемых теплообменниках спирального, оросительного и пластинчатого типа, практически невозможно предотвратить попадение агрессивной жидкости в охлаждающую среду. Для исключения попадания агрессивной жидкости были предложены конструкция теплообменника с промежуточным теплоносителем.

7 8 1

6

5

4

3

2

1 - корпус; 2 - кислотная трубчатка; 3,4 - штуцера подвода и отвода серной кислоты; 5,6 - штуцера подвода и отвода охлаждающей воды; 7 - воденая трубчатка; 8 - штуцер отвода паровоздушной смеси.

В качестве промежуточного теплоносителя применяется вода либо низкокипящие вещество (аммиак, фреон).

В аппарате устанавливается вакуум, который соответствует температуре насыщения промежуточного теплоносителя.

Установка для утилизации тепла агрессивных жидкостей.

4 5

t = 45С 6

tв  80С

3

1

tк = 40С

2 t = 4  5С

8 7

 - сетевая вода;

    - агрессивная среда;

1 - теплообменник; 2,3 - пучки труб для агрессивной жидкости и для воды; 4 - потребитель тепла; 5 - трубопровод теплофикационной сети; 6 - аппарат химической очистки воды; 7 - ёмкость охлаждённой жидкости; 8 - технологический аппарат.

Достоинства установки для охлаждения циркулирующей и продукционной кислот:

1. увеличивается абсорбция оксидов серы и азота серной кислоты;

2. уменьшаются потери оксидов с дымовыми газами в окружающую среду;

3. уменьшаются тепловое и химическое загрязнения окружающей среды;

4. уменьшаются эксплуатация и ремонт технологического оборудования.

5. увеличивается эффективность теплообмена.

Экономически выгодно в одном теплообменнике одновременно охлаждать серную кислоту и нагревать воду на 48С, поэтому утилизационная установка состсит из нескольких однотипных последовательно соединённых теплообменников1 с трубными пучками 2 для охлаждаемой жидкости и 3- для охлаждающей жидкости.

Основные потребители тепла агрессивных жидкостей: системы отопления, горячее водоснабжение, использование этого тепла в системах водоподготовки для ТЭЦ.