Упрощенная модель использования тепловых вэр
На рисунке 9.1 приводится упрощенная схема использования вторичной тепловой энергии.
Рисунок 9.1 - Упрощенная схема использования ВЭР
Пусть есть некий технологический процесс, в котором сырье нагревается до определенной температуры и из сырья получается изделие. Для нагрева сырья необходимо некое количество энергии Х. Поскольку КПД технологического процесса не может быть равен 100%, то в этом случае часть тепловой энергии расходуется на нагрев сырья, а часть энергии уходит в атмосферу ΔХатм. Полное количество энергии необходимое на технологический процесс можно записать:
Для того, что бы повысить КПД технологического процесса можно использовать часть тепловой энергии выбрасываемой в атмосферу (ΔХатм=ΔХ'атм+ΔХисп.), как показано на рисунке 9.1, т.е. мы направляем тепловую энергию от технологического процесса на предварительный нагрев сырья, а дальше подогретое сырье направляем на технологический процесс. В этом случае полное количество энергии можно записать в виде:
Исходя из приведенного выражения, можно понять, что часть тепловой энергии выбрасываемой в атмосферу мы уменьшили на величину ΔХисп., соответственно на эту мы можем снизить и величину энергии Х. В приведенном примере величина ΔХисп. будет являться вторичной тепловой энергией, а источником ВЭР будет сам технологический процесс.
Потенциальные возможности утилизации сбросной теплоты
И
сточником
ВЭР могут являться отходящие газы.
Поскольку температура отходящих газов
может достигать значительных температур,
то при определенных условиях можно
использовать тепловую энергию,
содержащуюся в этих газах.
Потенциально возможные варианты применения отходящего тепла:
1) отходящие газы в диапазоне от средних до высоких температур могут использоваться для подогрева воздуха котлов с воздухонагревателями, печей с рекуператорами, сушилок с рекуператорами, газовых турбин с регенераторами;
2) отходящие газы в диапазоне от низких до средних температур могут использоваться для подогрева питающей котел воды при наличии экономайзеров;
3) отходящие газы и охлаждающая вода из конденсаторов могут использоваться для подогрева твердого и жидкого сырья в промышленных процессах;
4) отходящие газы могут использоваться для выработки пара в котлах-утилизаторах;
5) отходящее тепло может передаваться промежуточной среде при помощи теплообменников или котлов-утилизаторов, либо путем циркуляции горячих отходящих газов через трубы или каналы;
6) отходящее тепло может быть применено в абсорбционно-холодильном агрегате, для кондиционирования воздуха, и в тепловых насосах.
При выборе оптимальных устройств для утилизации отходящего тепла должны учитываться: а) температура отходящего тепла; б) интенсивность потока отходящего тепла; в) химический состав и наличие загрязняющих агентов в потоке отходящего тепла; г) требуемые температуры нагреваемых сред.
Основные утилизационные установки, использующие вэр
В утилизационных установках могут вырабатываться: водяной пар, горячая вода, электроэнергия, высокотемпературные теплоносители, охлажденная вода, горячий воздух, механическая энергия для непосредственного привода машин.
От энерготехнологических установок утилизационные установки отличаются тем, что основной технологический процесс может осуществляться и без них.
Основной технической базой утилизационных установок являются различные теплообменники - аппараты для передачи теплоты от среды с более высокой температурой (греющие тело, теплоноситель) к среде с более низкой температурой (нагреваемое тело).
Наиболее распространенными утилизационными установками являются: котлы - утилизаторы, использующие высокопотенциальные дымовые газы промышленных печей и технологические газы химических производств, а также экономайзеры и воздухоподогреватели.
Утилизация ВЭР осуществляется также в регенераторах, рекуператорах, парогенераторах, сушильных установках, холодильных и расширительных машинах и других установках.