Класифікація вер

По виду енергії ВЕР розділяються на три групи:

1. Пальні (паливні) ВЕР - хімічна енергія відходів технологічних процесів хімічної і термохімічної переробки вуглецевої чи вуглеводневої сировини. На практиці, це пальні відходи, які використовуються як паливо: доменний газ, відхідний газ сажових печей, абсорбційний газ при виробництві мономерів для синтетичних каучуків і ін.

2. Теплові ВЕР - фізичне тепло відхідних газів технологічних агрегатів, фізичне тепло основної, побічної, проміжної продукції і відходів основного виробництва, тепло робочих тіл систем примусового охолодження технологічних агрегатів і установок, тепло гарячої води і пари, відпрацьованої у технологічних і силових установках.

3. ВЕР надлишкового тиску - потенціал енергії газів і рідин, що залишають технологічні агрегати з надлишковим тиском, який необхідно знижувати перед наступною ступінню використання чи при викиді їх в атмосферу.

НапрямКи використання вер

1. Паливне - безпосереднє використання пальних ВЕР як паливо.

2. Теплове - використання теплоти, одержуваного безпосередньо в якості ВЕР чи вироблюваного за рахунок ВЕР в утилізаційних установках, а також вироблення холоду в абсорбційних холодильних установках.

3. Силове - використання механічної й електричної енергії, вироблюваної за рахунок ВЕР в утилізаційній установці.

4. Комбіноване - використання тепла й електричної (чи механічної) енергії, одночасно вироблюваної за рахунок ВЕР в утилізаційній установці (утилізаційні ТЕЦ) по теплофікаційному циклу.

Планування виходу вер і економічна ефективність їхнього використання

1. Визначення виходу і можливого використання ВЕР.

Вихід і можливе використання ВЕР розраховуються в питомих показаннях на одиницю продукції чи за одиницю часу роботи джерела ВЕР.

Питомий вихід визначається добутком питомої кількості енергоносія на його енергетичний потенціал.

Кількість енергоносія виміряється в одиницях маси (кг, т), для газоподібних також застосовуються одиниця об'єму (м³ при нормальних умовах).

Енергетичний потенціал енергоносія:

- для пальних ВЕР - нижча теплота згоряння, ;

- для теплових ВЕР - перепад ентальпії, i;

- для ВЕР надлишкового тиску - робота изоентропійного розширення l.

Таким чином, питомий вихід ВЕР визначиться:

для паливних (пальних): .

Звичайно вихід пальних ВЕР виражають у кг умовного палива: ,

де Q_y= 29,3 МДж/кг.

для теплових ВЕР ;

для ВЕР надлишкового тиску ,

де m_ВЕР - питома кількість енергоносія.

Питома кількість енергоносія m_ВЕР визначається з розрахунку матеріального балансу джерела чи його енерготехнологічних характеристик, регламентів виробництва, а також за показниками приладів.

Нижча теплота згоряння пальних ВЕР визначається експериментальним шляхом чи по формулах у залежності від їхнього елементарного складу.

Перепад ентальпій i для теплових ВЕР:

i=C₁t₁  C₀t₀;

де t₁ - температура енергоносія на виході з джерела ВЕР, С, і визначається з розрахунку теплового балансу чи по вимірах, t₀ - температура навколишнього середовища чи температура при надходженні на наступну стадію технологічного процесу, С - теплоємність.

Робота изоентропного розширення

для рідин , МДж/кг,

де Р₁ - тиск рідкого енергоносія на виході з технологічного агрегату, МПа; Р₂ - при надходженні на наступну ступінь чи тиск навколишнього середовища, МПа;  - щільність, кг/м³.

Для газоподібних енергоносіїв

l=(i₁  i₂)10^-3

де i₁ - ентальпія газу перед розширенням при тиску Р₁ і температурі Т₁, кДж/кг, і i₂ - наприкінці изоентропного розширення до Р₂ при температурі Т₂, кДж/кг.

Температура Т₂ визначається по формулі:

,

де к - середній показник изоенропи в інтервалі температур Т₁, Т₂, обумовлений по істинним теплоємкостям газу (изоентропний - оборотний адіабатичний процес, к=Ср/Сv).

Вихід ВЕР визначається технологічними факторами й у загальному випадку нерівномірний протягом доби.

Розрізняють такі показники питомого виходу: максимальний, мінімальний (гарантований) і середній. При розрахунках визначають (звичайно) середній вихід ВЕР.

За розглянутий період (місяць, рік)

Объєм виходу ВЕР чи ,

де - питомий вихід ВЕР, - годинний вихід ВЕР, М - випуск основної продукції;  - число годин роботи агрегатів.

Можливе використання пальних ВЕР як паливо в більшості випадків дорівнює їхньому виходу. (Однак мають місце неминучі втрати ВЕР через очищення, акумуляцію і т.п).

Теплові ВЕР використовуються в межах можливостей утилізаційної установки.

Вироблення теплоти у виді пари чи гарячої води в утилізаційній установці за рахунок теплових ВЕР

Q_т = (i₁G₁  i₂G₂)(1  )

Вироблення холоду

Q_х=Q_т,

де G₁, G₂ - кількість енергоносія на вході і виході утилізаційної установки; i₁ - ентальпія енергоносія на виході з агрегату джерела ВЕР, i₂ - ентальпія енергоносія при температурі t₂ на виході з утилізаційної установки;  - коефіцієнт, що враховує невідповідність режиму і числа годин роботи утилізаційної установки агрегату-джерела ВЕР,  - коефіцієнт втрат теплоти утилізаційної в навколишнє середовище;  - холодильний коефіцієнт (відношення кількості вироблюваного холоду до кількості витраченого тепла).

Вироблення теплоти в утилізаційній установці можна також визначити по формулі

Q_т=Q_вих_у,

де _у - умовний ККД утилізаційної установки.

Вироблення електроенергії в утилізаційній турбіні за рахунок ВЕР надлишкового тиску (потенційна енергія газів, рідин)

W=M l_0i_м_м чи W=  l_0i_м_м,

де _0i - внутрішній ККД турбіни, _м - механічний ККД турбіни; _м - ККД електрогенератора.

При комбінованому використанні ВЕР у теплоутилізаційних установках виробляється пара високих параметрів, що потім надходить у теплофікаційні турбіни.

Основними характеристиками теплофікаційної турбіни є: 1) питома витрата теплоти на виробництво електроенергії при тепловому споживанні q_т; 2) питоме вироблення електроенергії на одиницю відпущеної теплоти Е.

Відпускання теплоти

,

вироблення електроенергії

,

Q_т - кількість теплоти, що надходить на турбіну від теплоутилізаційної установки.

Вироблення електроенергії на конденсаційній турбіні при використанні пари високих параметрів, одержуваного в теплоутилізаційній установці за рахунок ВЕР, кВтгод.

W=Q_т/q_к,

де q_к - питома витрата теплоти на виробництво електроенергії в конденсаційній турбіні (q_к=9500‑10500 кДж/(кВтгод))

2. Економія палива за рахунок використання ВЕР.

Основою ефективності використання ВЕР є економія первинного палива, що досягається при цьому.

Економія палива залежить від напрямку використання ВЕР. Економія палива при тепловому напрямку використання ВЕР визначається витратою палива в основних (що заміщаються) енергетичних установках на вироблення такої ж кількості і тих же параметрів тепла, що використано за рахунок ВЕР.

Економія палива при силовому напрямку використання ВЕР визначається витратами його на вироблення в основних енергетичних установках кількості електроенергії, рівного виробленню її в утилізаційних установках.

Економія палива за рахунок ВЕР визначається їхнім використанням.

При тепловому напрямку використання ВЕР і роздільній схемі енергопостачання підприємства економія палива

 при виробленні тепла чи безпосереднім використанні ВЕР

В_ек=b₃Q_т=b₃Q_в.

 при виробленні холоду

В_ек=b₃Q_х/,

де Q_т - вироблення тепла в утилізаційній установці за рахунок ВЕР; Q_в - використання теплових ВЕР;  - коефіцієнт використання тепла, виробленого в утилізаційній установці; Q_х - вироблення холоду за рахунок ВЕР,  - холодильний коефіцієнт; b₃ - питома витрата палива на вироблення тепла в котельній установці, що заміщається.

b₃=0,0342/_зам,

де 0,0342 - коефіцієнт еквівалентного переводу 1 ГДж у т.у.т., _зам - ККД енергетичної установки, з показником якої зіставляється ефективність використання ВЕР (установка, що заміщається - це промислові котельні, котельні ТЕЦ і т.п. з відповідними ККД)

 - частка використовуваного споживачами тепла, виробленого утилізаційною установкою (залежить від розбіжності режимів виходу ВЕР і споживання утилізаційного тепла в годину, добу, рік і т.п).

При комбінованому енергопостачанні підприємства від ТЕЦ і за рахунок використання ВЕР необхідно враховувати зниження економічності роботи ТЕЦ внаслідок зменшення теплового навантаження чи протитиску турбін.

Тоді економія палива

,

де Е - питоме вироблення електроенергії по теплофікаційному циклі турбінами що заміщається ТЕЦ на одиницю відпущеного споживачем тепла; _ТЕЦ - ККД котельні ТЕЦ; q_к, q_т - питомий витрати теплоти на вироблення електроенергії в енергетичній системі (чи теплофікаційною турбіною по конденсаційному циклу) і на ТЕЦ, що заміщається по теплофікаційному циклу.

При силовому напрямку використання ВЕР

економія палива

В_ек=b_еW,

де b_e - питома витрата палива на вироблення електроенергії в енергетичній системі чи на установці, що заміщається, з показниками якої порівнюється ефективність використання ВЕР; W - вироблення електроенергії чи механічної роботи утилізаційною установкою за рахунок ВЕР.

При комбінованому напрямку використання ВЕР і комбінованій схемі енергопостачання економія палива за рахунок ВЕР:

,

де Q_т - кількість пари утилізаційної установки, що надходить на утилізаційну турбіну; E_у, q_ту - питоме вироблення електроенергії і питома витрата теплоти на вироблення електроенергії на утилізаційної ТЕЦ; Е, q_т - те ж на замкнутої ТЭЦ.

При паливному напрямку використання пальних ВЕР економія палива

В_ек=0,0342Q_в =В_в ,

де Q_в - використання пальних ВЕР, ГДж; В_в - те ж у.п., _ВЕР - ККД агрегату при роботі на ВЕР, _т - ККД на первинному паливі;

_ВЕР/_т - залежить від фізичних властивостей пальних ВЕР.

Основним устаткуванням для використання теплових ВЕР, а також надлишкового тиску є: котли-утилізатори (КУ), системи випарного охолодження (СВО), охолоджувачі конвертерних газів (ОКГ) сталеплавильного виробництва, установки сухого гасіння коксу (УСГК), газові утилізаційні безкомпресорні турбіни (ГУБТ), абсорбційні холодильні установки (АХУ).