предприятия. При низких массовых расходах рабочего тела использование турбодетандера экономически неэффективно. Для успешной интеграции в системы предприятия турбодетандер должен на протяжении значительной части времени обеспечивать надежное, стабильное производство энергии, соответствующее существующим потребностям.

Мотивы внедрения

При целесообразности применения турбодетандеров– снижение затрат на производство энергии.

Примеры

См. приложение 7.2.

Справочная информация

[6, Cefic, 2005, 123, US_DOE]

3.2.4. Методы эксплуатации и управления технологическим процессом

Общая характеристика

Оптимизация эксплуатационных процедур и управления технологическим процессом

Пример модели, используемой для оптимизации системы производства пара, приведен на рис. 3.6. Этот подход к оптимизации описан в разделе 2.15.2.

Каскадное управление группой котлов

Если на предприятии имеется несколько котлов, целесообразно проанализировать потребности в паре и выработать такой режим управления, который позволил бы оптимизировать энергозатраты, избежать работы короткими циклами и т.п.

Установка отсекающих заслонок на газоходах дымовых газов (целесообразно только в тех случаях, когда два или более котлов используют одну и ту же дымовую трубу).

Экологические преимущества

Энергосбережение.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Данных не предоставлено.

Производственная информация

Данных не предоставлено.

Применимость

Установка более чем одного котла может быть средством оптимизации энергозатрат при варьирующей потребности производства в паре. Котлы могут быть разных типов и иметь различные характеристики в зависимости от динамики потребностей, длительности производственных циклов и т.п.

Возможности для каскадного управления группой котлов могут быть ограничены в том случае, когда доступность пара должна быть гарантирована с высокой степенью надежности.

Экономические аспекты

Данных не предоставлено.

Мотивы внедрения

Данных не предоставлено.

Примеры

Данных не предоставлено.

Справочная информация

[123, US_DOE, 134, Amalfi, 2006, 179, Stijns, 2005]

156

3.2.5. Предварительный подогрев питательной воды (в т.ч. с помощью экономайзера)

Общая характеристика

Как правило, вода, подаваемая в котел из деаэратора, имеет температуру 105 °C. Вода, находящаяся внутри котла, имеет более высокие давление и температуру. Поступающая в котел вода состоит из возвратного конденсата, а также подпиточной воды для восполнения потерь. Возможна утилизация тепла посредством предварительного подогрева питательной воды, что позволяет снизить затраты топлива.

Предварительный подогрев может быть организован четырьмя способами:

•с использованием отходящего тепла (например, от какого-либо технологического процесса): питательная вода может подогреваться за счет имеющегося потока отходящего тепла, например, с использованием водо-водяного теплообменника;

•с использованием экономайзера: экономайзер ((1) на рис. 3.7) представляет собой теплообменник, позволяющий снизить расход топлива за счет передачи тепла дымовых газов питательной воде, поступающей в котел;

•с использованием деаэрированной питательной воды: в дополнение к перечисленным методам, возможен предварительный подогрев конденсата, поступающего в деаэратор((2) на рис. 3.7)), за счет тепла деаэрированной воды. Питательная вода, поступающая из резервуара для сбора конденсата ((3) на рис. 3.7)), имеет меньшую температуру, чем вода, уже прошедшая деаэрацию. С помощью теплообменника можно организовать передачу части тепла от деаэрированной питательной воды конденсату, поступающему в деаэратор. Как следствие, температура деаэрированной питательной воды, поступающей в экономайзер ((1) на рис. 3.7), оказывается ниже. Это способствует более эффективному использованию тепла дымовых газов и снижению их температуры, поскольку теплопередача происходит при большей разнице температур. Одновременно это позволяет снизить расход пара на деаэрацию, поскольку температура поступающего в деаэратор конденсата оказывается выше;

Рисунок 3.7: Предварительный подогрев питательной воды

[28, Berger, 2005]

158

•посредством установки теплообменника на входе в деаэратор с целью предварительного подогрева поступающей питательной воды за счет конденсации пара, используемого для деаэрации (дополнительная информация о процессе деаэрации приведена в разделе 3.2.8).

Перечисленные меры могут способствовать общему повышению энергоэффективности (КПД), т.е., снижению расхода топлива на получение определенного количества пара.

Экологические преимущества

Объемы энергосбережения, которые могут быть достигнуты за счет этих мер, зависят от температуры дымовых газов (или технологического процесса, тепло которого используется для подогрева), выбора теплообменных поверхностей и, в значительной степени, от давления пара.

Согласно широко распространенному представлению, использование экономайзера способно повысить КПД производства пара на 4 %. Для обеспечения непрерывной работы экономайзера следует регулировать подачу воды.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

К возможным недостаткам указанных четырех методов относится то, что их реализация требует дополнительного пространства для установки оборудования, а возможности для их использования сокращаются по мере увеличения сложности технологических процессов.

Производственная информация

Согласно данным производителей, широко применяются экономайзеры с номинальной мощностью 0,5 МВт. Экономайзеры с ребристыми трубами могут иметь номинальную мощность до 2 МВт и более. В случае номинальной мощности более 2 МВт, около 80 % поставляемых водотрубных котлов оборудованы экономайзерами, поскольку из применение окупается даже при односменной работе (при загрузке системы 60 - 70%).

Как правило, температура дымовых газов превышает температуру насыщенного пара примерно на 70 ºC. Для типичных промышленных паровых котлов температура дымовых газов составляет 180 °C. Нижний предел температуры этих газов определяется соответствующей кислотной точкой росы, которая зависит от используемого топлива и, в частности, от содержания в нем серы. Эта величина составляет примерно 160 °C для тяжелого мазута, 130 °C для легкого мазута, 100 °C для природного газа и 110 ºC для твердых отходов. В котлах, использующих в качестве теплоносителя термомасла, имеет место более интенсивная коррозия, и конструкция экономайзера должна предусматривать возможность замены соответствующих деталей. Коррозия деталей экономайзера усиливается, если температура дымовых газов падает существенно ниже кислотной точки росы, что может иметь место в случае значительного содержания серы в топливе.

Если температура газов в дымовой трубе оказывается ниже кислотной точки росы, в отсутствие специальных мер это приводит к образованию отложений сажи в трубе. Как следствие, экономайзеры часто оборудуют обводным газоходом, позволяющим пустить часть дымовых газов в обход экономайзера в случае недопустимого снижения температуры газов в трубе.

Как правило, каждые 20–40 ºC снижения температуры дымовых газов соответствуют повышению КПД системы примерно на 1%. Это означает, что, в зависимости от температуры газа и перепада температур на входе и выходе теплообменника, можно достичь повышения КПД на величину до 6-7%. Как правило, температура питательной воды, прошедшей через экономайзер, увеличивается со 103 до примерно 140 °C.

Применимость

На некоторых существующих предприятиях организация предварительного подогрева питательной воды сопряжена со значительными трудностями. Системы предварительного подогрева конденсата за счет тепла деаэрированной воды на практике применяются редко.

На предприятиях с высокой мощностью парогенерирующих систем подогрев питательной воды при помощи экономайзера является стандартной практикой. Однако и в этой ситуации возможно добиться повышения КПД на величину до 1% посредством увеличения разницы температур. Использование отходящего тепла других технологических процессов также является реалистичным вариантом для большинства предприятий. Потенциал для эффективного

159