10.2.3.4. Рекуперация энергии и повышение кпд

Предприятия заинтересованы в максимально полном использовании энергии, высвобожда­ющейся из топлива. Для этого

• предварительно нагревают воду для котла дымовыми газами в экономайзере,

• перегревают пар для его лучшей транспор­ тировки и

• стремятся избежать потерь конденсата и воспрепятствовать понижению его давле­ ния.

Замкнутая система рециркуляции конден­сата функционирует только в том случае, если

785

установка постоянно находится под давлени­ем. В этом случае она должна работать 365 дней в году. Однако КПД котла зависит от количества пусков, продолжительности рабо­ты и срока эксплуатации.

В большинстве случаев номинальный КПД относится к оптимальным условиям эк­сплуатации, и поэтому средний КПД редко превышает 85%.

10.2.3.4.1. Экономайзер

На выходе из котла дымовые газы имеют еще очень высокую температуру. Во избежание потерь теплоты непосредственно за котлом устанавливают змеевики, через которые про­тивотоком подается питающая вода. В резуль­тате дымовые газы с температурой примерно 260-300 °С остывают до 120-130 ˚С, в то вре­мя как вода за счет этого нагревается до тем­пературы выше 100 °С (рис. 10.5). Тем самым КПД котла может пре-высить 95%.

Рис. 10.5. Экономайзер (принцип действия)

1 — впуск отходящих дымо­вых газов; 2 — выход дымо­вых газов

© 786

Такой предварительный нагреватель воды дымовыми газами (или экономайзер), под­ключают или непосредственно к котлу, или через фланец — к отводящей трубе.

10.2.3.4.2. Перегреватель

В перегревателе температура пара повышает­ся до температуры выше температуры насы­щения. Такое повышение температуры обла­дает следующими преимуществами:

• вода, увлекаемая из котла, испаряется;

• сухой пар даже при незначительном ох­ лаждении возможно передавать на боль­ шие расстояния, и при этом он не конден­ сируется.

Перегреватели производятся в одно- и многоступенчатом исполнении. Они состоят из гладких труб, выполненных в виде змееви­ка. Дымовые газы, огибающие трубы снару­жи, отдают пару дополнительную теплоту и тем самым перегревают его до температуры 250-300 °С.

10.2.3.4.3. Рециркуляция конденсата

Конденсат содержит большое количество энер­гии, которую можно извлечь. Находящийся под давлением конденсат имеет температуру более 100 ˚С, а иногда и значительно выше. Благо­даря рециркуляции конденсата, находящего­ся под давлением (его температура — от 140 до 180 °С), в котле можно на 10-12% сократить потери энергии. Условием этого является на­личие замкнутой системы рециркуляции (где закачка конденсата в котел производится под давлением), ведь когда конденсат не находит­ся под давлением, он испаряется, пока не дос­тигнет температуры 100 ˚С.

10.2.4. Паросиловые установки

Прежде почти на каждом пивоваренном пред­приятии имелась поршневая паровая маши­на, в которой часть энергии пара преобразо­вывалась в механическое вращательное дви­жение. При помощи декоративного маховика приводился в действие электрогенератор и, таким образом, в той или иной мере обеспечи-

валось собственное снабжение электриче­ством. Сегодня подобными поршневыми па­ровыми машинами можно восхищаться в му­зеях пивоварения.

В этих машинах в механическую энергию движения (механический КПД) преобразует­ся примерно от 12 до 14% энергии, имеющейся в топливе. Большую часть энергии пара не­возможно превратить во вращательное дви­жение, и она выделяется в виде тепловой энер­гии (отработавший, мятый пар или теплая вода).

Вместо устаревших поршневых паровых машин впоследствии появились паровые тур­бины, в которых возвратно-поступательное движение в паровой машине было заменено на непрерывное вращательное движение ра­бочих колес. Подобные паровые турбины се­годня можно встретить лишь на отдельных пивоваренных предприятиях.

Для наиболее рационального использова­ния тепловой энергии были разработаны сле­дующие рабочие режимы:

■ Режим работы на выхлоп

В этом случае отработавший пар из маши­ны сбрасывается в атмосферу и улетучи­вается неиспользуемым. Такой рабочий режим является совершенно нерентабель­ным и в настоящее время больше не ис­пользуется.

■ Режим работы с противодавлением

В процессе выполнения полезной работы давление пара понижается до 2-3 бар, и после этого он применяется для кипячения и нагрева продукта.

■ Режим работы с конденсацией

Пар конденсируется; при этом уменьшает­ся его объем, и за счет возникающего раз­режения давление падает до 0,1 бар. В ре­зультате увеличивается полезный перепад давления и тем самым — механический КПД.

Следует отметить, что в настоящее время на пивоваренных предприятиях собственная выработка тока паросиловыми установками применяется достаточно редко. Ее использо­вание представляет особенный интерес там, где стимулом является наличие дешевого топлива. В настоящее время все большее применение находят блочные теплоэлектро­станции.