12.4. Принцип термической деаэрации воды. Основные типы и устройство деаэраторов. (2, с.50..52)

В воде растворены корродирующие газы О₂, СО₂ (как катализатор ускоряет окисление О₂), хлориды, сульфаты. Их эффективно удалять термической деаэрацией. Движущая сила деаэрации – разность равновесного парциального Р_р и действительного давления газа у поверхности.

Вакуумные деаэраторы (ВД) применяют для водогрейных котлов (подпиточная вода). В колонку ВД подают воду с температурой на 4-8^оС выше температуры кипения при давлении в нем. Деаэраторы атмосферного типа паровые (рис. 18). В колонку ДА греющий пар поступает под небольшим избыточным давлением, а также в барабан и над водой в бак-аккумулятор.

12.5. Тягодутьевые машины и дымовые трубы. (2, с.58..59)

При тепловой мощности котлов более 1 МВт устанавливаются индивидуальные вентиляторы и дымососы на каждый котел. Если мощность меньше, допускается устанавливать групповые машины (несколько котлов), которые должны дублироваться (два вентилятора и два дымососа). Машины выбирают по необходимой производительности и напору (разрежению), учитывая их характеристики, т.е. зависимость между полным давлением и производительностью и сопротивление газовоздушного трата котла.

Производительность вентилятора (м³/ч):

,

где =1,05 – коэффициент учета колебаний нагрузки котла, - расчетный расход топлива, кг/ч, - теоретический объем воздуха, м³/кг, и - температура и барометрическое давление воздуха, ^оС и мм рт.ст., - коэффициент избытка воздуха, - присосы в топке и пылеприготовительной установке, - утечки в воздухоподогревателе. Производительность дымососа (м³/ч):

,

где - теоретический объем продуктов сгорания, м³/кг, - температура уходящих газов перед дымососом, ^оС, - присосы в газоходах от топки до дымососа. Потребляемая мощность, кВт, при полной нагрузке = или .

Дымовые трубы необходимы для отвода вредных выбросов котельной в верхние слои атмосферы и их рассеяния. Имеют высоту до 100 м (кирпич) и до 250 м (железобетон). Все котлы имеют дымососы, поэтому естественная тяга труб лишь помогает работе тягодутьевых машин. Размеры труб и их стоимость обратно пропорциональны скорости газа в выходном сечении. Оптимальная скорость газов (дымовых) 20-25 м/с (на ТЭЦ – 30-35 м/с). Диаметр устья трубы: , где - выходная скорость, - объемный расход в выходном сечении, м³/с. Дымовые газы охлаждаются примерно на 0,3 ^оС на 1 м высоты трубы, соответственно уменьшается.

Вопрос 13. Вторичные энергоресурсы промышленных предприятий и их использование. (3, с.63..68)

Энергосбережение – реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов.

ВЭР – все виды энергетических ресурсов, которые образуются на промышленных предприятиях и не используются в генерирующих их технологических агрегатах.

ВЭР – вторичные топливно-энергетические ресурсы – энергетический потенциал продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах (установках), который не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других агрегатов; газы и жидкости систем охлаждения; отработанный водяной пар; сбросные воды; вентиляционные выбросы, тепло которых может быть полезно использовано. К ВЭР в виде топлива относят твердые отходы, жидкие сбросы и газообразные выбросы нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, химической, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей и других отраслей промышленности, в частности, доменный газ, древесную пыль, биошламы, городской мусор и т.п.

В промышленных теплотехнологиях обычно образуются ВЭР следующих видов: горючие, тепловые или избыточного давления.

Горючие ВЭР представляют собой отходы технологии, которые могут использоваться в топочных процессах, замещая природное топлива. Преимущественно это горючие газы, образующиеся в различных технологических агрегатах – доменных, коксовых и сажевых печах, в колоннах разделения углеводородов нефтехимических производств и т.п. К ВЭР такого вида относятся также и сырьевые отходы: щепа, древесная стружка, опилки, смолы и пр. В последнем случае следует различать энергетическую и технологическую утилизацию отходов, когда они потребляются не как топливо, а как исходный материал для производства технологической продукции, например прессованных древесно-стружечных плит, брикетов и т.п. При технологической утилизации сырьевые отходы нельзя учитывать как энергетический ресурс, поскольку они не участвуют в общем топливно-энергетическом балансе предприятия.

Горючие ВЭР обычно используются в качестве топлива, замещая природные топливные ресурсы. Часто потоки горючих ВЭР имеют высокую температуру. Для комплексного использования горючей составляющее ВЭР и содержащейся в них теплоты с целью выработать полноценные энергетические ресурсы разработаны специальные конструкции котлов-утилизаторов с встроенными топками.

Тепловые ВЭР образуются в процессах:

охлаждения технологических, побочных и отбросных продуктов производства, которые могут находиться в газообразном, жидком и твердом состоянии;

отвода теплоты конструктивных элементов, в том числе теплоты экзотермических химических реакций и т.п.

Возможность эффективного использования тепловых ВЭР непосредственно зависит от их температуры. Однако основная доля таких ВЭР образуется в средне- и низкотемпературных процессах. Их использование на предприятии ограничено и связано со значительными материальными затратами на дополнительное оборудование и организацию утилизационных систем. Часто затраты оказываются соизмеримыми с экономическим эффектом энергосберегающего мероприятия, поэтому выбор окончательно решения, направленного на утилизацию ВЭР, производится на основе технико-экономического анализа с учетом перспектив развития топливно-энергетического баланса предприятия.

Промышленные производства характеризуются разнообразием технологических процессов и установленного оборудования, что приводит к образованию ВЭР различных параметров и физико-химического состава. Состав и параметры вторичных тепловых энергоресурсов могут изменяться в зависимости от режима работы технологической установки – источника ВЭР, качества исходного сырья и многих других факторов. Соответственно изменяются теплоемкость и удельная энтальпия потоков тепловых ВЭР.

ВЭР избыточного давления могут быть использованы в силовых процессах, например в газовых турбинах для выработки электрической энергии, или совершения механической работы.

В настоящее время на промышленных предприятиях ВЭР такого типа практически не используются. Так как обычно они имеют невысокие параметры, а силовое оборудование рабочих потоков таких параметров отечественная промышленность не выпускает.

Объемы образующихся ВЭР на промышленных предприятиях значительны. Однако из них в действительности используются лишь около 40-60%. Основными причинами этого являются:

неравномерность их выхода;

необходимость резервирования тепловой энергии и установки буферного оборудования, сглаживающего возникающие дисбалансы графика теплопотребления;

высокие материальные затраты на создание разветвленной утилизационной системы, объединяющей множество элементов оборудования – источников и потребителей ВЭР, которые не всегда окупаются.

ВЭР, использование которых экономически нецелесообразно, не учитываются и сбрасываются в атмосферу, загрязняя окружающую среду.

Основным параметром, характеризующим возможность использования ВЭР в системе теплоэнергоснабжения промпредприятия, является величина энергетического потенциала ВЭР . В общем виде уравнение для расчета величины имеет следующий вид:

,

где - химическая энергия, заключенная в компонентах ВЭР; определяется наличием горючих компонентов в потоке ВЭР и вычисляется по формулам, используемым для расчета низшей теплоты сгорания топлива с тем же составом компонентов, что и ВЭР.

- составляющая физическая энергии, связанная с превышением температуры компонентов ВЭР над температурой окружающей среды (изобарная составляющая);

- составляющая физической энергии, связанная с превышением компонентов ВЭР над давлением окружающей среды (изотермическая составляющая);

- кинетическая энергия, связанная со скоростью движения компонентов ВЭР относительно окружающей среды;

- потенциальная энергия, связанная с геометрической высотой середины потока компонентов ВЭР над уровнем земли;

- другие составляющие энергии компонентов ВЭР (например, ядерная энергия).

На многих промышленных предприятиях имеется пар ВЭР, получаемый в утилизационных установках. Потребители получают его влажным, и поэтому задача определения энтальпии влажного пара имеет очень важное практическое значение.

Определение величины выхода ВЭР – один из важнейших этапов решения задачи рационального построения теплоэнергетической системы промпредприятия. Существуют три метода их определения:

1. Непосредственный замер расходов ВЭР;

2. Определение выхода ВЭР на основе расчета кинетики химических реакций, происходящих в технологическом агрегате (ТА), из которого выходит ВЭР;

3. Математическая обработка данных о функционировании реальных ТА в течение длительного периода времени, на основе которой составляются эмпирические зависимости величины выхода ВЭР от основных влияющих факторов.

Преимуществами первого метода являются простота, достоверность и оперативность полученных данных. Недостатком метода является возможность использования его только для действующих производств. Второй метод требует проведения очень сложных и громоздких расчетов кинетики многостадийных обратимых химических реакций, протекающих во многих ТА. В практике теплоэнергетических расчетов этот метод пока не применяется.

Рассмотрим вопрос оценки энергетической эффективности использования тепловых ВЭР.

На промышленных предприятиях значительная доля тепловых нагрузок в технологическом паре и горячей воде покрывается за счет утилизационных установок, использующих тепловые ВЭР. Основными типами этих установок являются котлы-утилизаторы (КУ), системы испарительного охлаждения (СИО) и установки сухого тушения кокса (УСТК). Выработка пара и горячей воды в них осуществляется за счет теплоты ВЭР без потребления природного топлива.

Показателем энергетической эффективности утилизационных установок тепловых ВЭР является величина экономии природного топлива , получаемая в замещаемых ими источниках тепловой энергии предприятия, ТЭЦ и котельных. Она зависит от типа замещаемого источника и энергетических показателей.

Более удобной для анализа является величина удельной экономии природного топлива , отнесенная на единицу теплоты утилизируемого ВЭР.