Регенерация тепловых и горючих отходов вту

1. Термическая регенерация. Регенеративным устройством является теплообменник, в котором теплота отходов передается регенерирующим теплоносителям.

2. Термохимическая регенерация. Регенеративным устройством является реактор – теплообменник, в котором энергия отходов преобразуется одновременно в теплоту и энергию химических связей регенерирующего теплоносителя.

Пример термохимической регенерации: продукты паровой конверсии природного газа, образующиеся из парогазовой смеси в регенеративном реакторе топливопереработки.

Эффективность регенерации можно определить по снижению видимого расхода топлива. Пример: тепловой баланс однокамерного теплового реактора:

где Q_х.т экономия энергии топлива за счет регенерации отходов;  снижение видимого расхода топлива;Q_p суммарная тепловая мощность всех регенеративных устройств:

"  параметры на выходе из регенерирующего устройства;

΄  параметры на входе в регенерирующее устройство;

 тепловые эффекты эндотермической и экзотермической реакций в i-м энергоносителе;

 приращение энергии i-ого энергоносителя за счет энергии j-го отхода;

 потери теплоты регенерирующих энергоносителей на пути от регенерирующего устройства до высокотемпературных зон тепло-технологического реактора;

 изменение тепловых потерь исходного тепло-технологического реактора, обусловленных подключением к нему регенеративных устройств;

 коэффициент отъема теплоты топлива исходного реактора.

Суммарная тепловая мощность всех регенеративных устройств.

,

где  соответственно расход, удельная теплоемкость, температура

i-го энергоносителя регенерирующего энергии j-го отхода.

Из уравнения теплового баланса следует, что экономия химической энергии топлива за счет регенерации пропорциональна Q_р, т.е. на каждый кДж регенерируемой энергии экономится несколько кДж энергии топлива, и тем больше, чем ниже .

Полнота регенерации энергетических отходов характеризуется коэффициентом комплексной регенерации

,

где  энергия j-го энергетического отхода.

Предельное значение для конкретной схемы ВТУ может быть меньше единицы. Отбор тепловых схем ВТУ, для которых  = 1, составляет содержание первого этапа оптимизации регенеративного теплоиспользования (структурная оптимизация). Условие находится путем совместного решения двух уравнений:

,

,

где  коэффициент регенерации j-го отхода;

W_j, W_ij водяные эквиваленты i-го отхода и используемого для его регенерации i-го энергоносителя;

 температуры j-го отхода и i-го энергоносителя.

Глубокая регенерация энергетических отходов ВТУ возможна в рамках тепловых схем ВТУ, предусматривающих глубокую регенерацию всех отходов с использованием всех регенерирующих теплоносителей (особенно тех, чья начальная температура равна температуре окружающей среды).

Обеспечение условия возможно при условии W_ij/W_j  1. Чем больше W_ij/W_j, тем при меньших значениях реализуется условие .

Анализ тепловых схем вту с регенерацией тепловых и горючий отходов

Рассмотрим простейшие тепловые схемы с регенеративным теплоиспользованием (рис.8).

а

б

в

Рис. 8. Тепловые схемы ВТУ с регенерацией тепловых и горючий отходов:ХО  холодный окислитель; УГ  уходящие газы; ДГ  дымовые газы; Т  топливо; ИМ  исходный материал; ТП  технологический продукт; ХТ  холодной топливо, М  материал

На схеме, представленной на рис. 8а, предусмотрена регенерация только теплоты отходящих газов с одним компонентом горения  окислителем.

В схеме, представленной на рис. 8б, используется оба компонента горения (подогрев окислителя и топлива). Это дает заметное приращение , особенно для ВТУ, отапливаемых низкокалорийным газовым топливом.

Переход к схеме, представленной на рис. 8в, обеспечивает радикальное увеличение ,т.е. создает хорошие термодинамические предпосылки для глубокой регенерации теплоты отходящих газов. Однако последовательное расположение регенеративных подогревателей снижает уровень коэффициента регенерации. Максимальные возможности глубокой регенерации тепловых и горючих отходов обеспечивают тепловые схемы, в которых помимо исходных материалов и компонентов горения в качестве регенерирующего энергоносителя используются рециркулируемые отходящие газы, предварительно охлажденные и очищенные от взвешенного уноса вредных для технологического процесса газовых примесей (Н₂S, SO₂) от балластных СО₂ и Н₂О. Регенерация тепловых потерь через ограждения может осуществляться как компонентами горения, так и исходными материалами.