4.5. Вторичные энергоресурсы в технологии силикатных материалов

В технологии силикатных материалов большинство процессов протекает с высоким температурным уровнем (обжиг, варка и др.), которые обусловлены как технологической необходимостью, так и стремлением интенсифицировать протекающие в материале процессы.

Из-за относительно низкой эффективности использования топлива при осуществлении высокотемпературных процессов в технологии силикатных материалов (2570%) значительная часть вносимой в процессе энергии уходит из тепловой установки в виде энергетических отходов. Эти отходы имеют определенный энергетический потенциал и рассматриваются как вторичные энергетические ресурсы (ВЭР). ВЭР классифицируют на три группы  горючие, тепловые и избыточного давления. Последние две группы характерны для технологии силикатных материалов.

К тепловым ВЭР относят физическую теплоту отходящих газов тепловых установок, физическую теплоту основной и побочной продукции (материалов, изделий) и технологических отходов (конденсата пара, золы, шлаков и др.), физическую теплоту горячей воды, пара и вентиляционных выбросов; к ВЭР избыточного давления (напора)  потенциальную энергию газов, отработанного пара, сжатого воздуха, жидкостей и сыпучих материалов, покидающих установку с избыточным давлением, которое необходимо, снизить перед последующей ступенью использования этих веществ или при выбросе их в атмосферу.

К тепловым ВЭР относится также попутная выработка теплоты (в виде пара и горячей воды).

Вторичный и отработанный водяной пар может использоваться как в виде тепловых ВЭР, так и в виде ВЭР избыточного давления.

Для снижения энергозатрат и экономии топлива ВЭР могут быть использованы либо непосредственно, без изменения вида энергоносителя, либо за счет выработки теплоты, холода, электроэнергии и механической работы в утилизационных установках.

Непосредственное (внутреннее) теплоиспользование ВЭР в самой установке называется регенерационным в отличие от утилизационного (внешнего) теплоиспользования.

Регенерационное использование теплоты широко применяется в тепловых установках технологии силикатных материалов (регенеративные и рекуперативные стекловарные печи, вращающиеся печи с запечными и внутренними теплообменными устройствами, туннельные, кольцевые, шахтные, вращающиеся печи с подготовительными зонами, зонами охлаждения, холодильниками и др.). Регенерационное внутреннее теплоиспользование обычно осуществляют для высокопотенциальных ВЭР, имеющих температуру не ниже 400С.

Среднепотенциальные ВЭР с температурой 120400С утилизируются преимущественно во внешних теплоиспользующих установках. Возвращенная при этом энергия в виде теплоты сырья, воздуха, воды, пара используется как в технологическом процессе, так и для общехозяйственных нужд предприятия.

В технологии силикатных материалов имеется большое число тепловых установок, являющихся источниками среднепотенциальных тепловых ВЭР: стекловаренные и шахтные печи, печи для отжига стекла и стеклоизделий, вращающиеся печи для обжига клинкера, керамзита, извести, автоклавы для тепловлажностной обработки силикатных изделий и другие, тепловой кпд которых находится в пределах 2570%. Источниками низкопотенциальных тепловых ВЭР с температурой ниже 120С являются практически все теплотехнологические установки производства силикатных материалов.

При тепловом направлении использования ВЭР экономия топлива (В_эк) вычисляется по следующим формулам:

а) при выработке теплоты или непосредственном использовании ВЭР

, т у.т., (4.58)

где b₃ = 0,0341/_зам  удельный расход топлива на выработку теплоты в замещаемой котельной установке (коэффициент 0,0341  это коэффициент эквивалентного перевода ГДж в тонну условного топлива, равный 10⁶/( · 1000) = 10⁶/(29 300 · 1000); _зам  кпд замещаемой котельной установки; m_в  выход ВЭР на единицу продукции, кг или м³; h  перепад энтальпии энергоносителя при температуре на выходе из агрегата и при температуре окружающей среды Т₀, кДж/кг; М  выход основной продукции за данный период; _у  условный кпд утилизационной установки;   коэффициент использования теплоты, выработанной в утилизационной установке;

б) при выработке холода

, т у.т., (4.59)

где Q_х  выработка холода за счет ВЭР за данный период, ГДж;   холодильный коэффициент.

При оценке направления и перспектив применения ВЭР необходимо учитывать их качество, т. е. использовать эксергетический метод термодинамического анализа, т. к. в противном случае могут быть допущены существенные ошибки. Принципиальная схема использования ВЭР приведена на рис. 4.7, которая иллюстрирует отдельные потоки и сечения, количественные показатели.

Рис. 4.7. Принципиальная схема использования энергоресурсов

при утилизации ВЭР