23.8Комбинирование плазмохимической и энергетической установок

Указанный вид комбинирования предложен для двух энергоемких установок: ТЭЦ, которая для производства пара и электроэнергии потребляет значительное количество природного газа, и плазмохимической установки для производства ацетилена из природного газа, требующей высоких затрат электроэнергии на работу плазмотрона, Часть природного газа, предназначенного для сжигания в топках котлов ТЭЦ, направляется в плазменный реактор в ночные "провальные" часы, когда тарифы на электроэнергию снижены и падает нагрузка ТЭЦ. В реакторе протекает реакция пиролиза: 2СН₄С₂Н₂+3Н₂. После выделения С₂Н₂ из реакционной смеси метановодородная фракция, экологически чистая и обладавшая более высокой теплотворной способностью, чем исходный метан, собирается в газгольдере и используется в качестве топлива на ТЭЦ в "пиковые" часы ее нагрузки (рис.7.12).

Использование отходов плазмохимического процесса в качестве горячих ВЭР позволяет получить экономический эффект в размере 14-15 млн.руб./год (в ценах 1985 года) за счет прибыли от продажи ацетилена и сокращения потребления первичного для ТЭЦ энергоресурса – природного газа (46 тыс.т метановодородной фракции эквивалентны 124 млн.м³ природного газа).

Рис.7.12.. Комбинирование производства С₂Н₂ с энергоустановкой 1 – энергоустановка (ТЭЦ), 2 – плазменный реактор, 3 – разделяющее устройство, I -природный газ, II – электроэнергия, III -ацетилен, IV -метановодородная фракция

23.9Комбинированное использование тепловых отходов

Появление низкотемпературных ВЭР является доказательством энергетического несовершенства систем. Каждая технологическая операция требует обычно высокопотенциальной энергии, поэтому низкопотенциальные ВЭР обычно являются тепловыми отходами производства. Как правило, это тепло отводят в атмосферу через стенки аппаратов и выбросы в трубу или через систему оборотного водоснабжения. При этом расходуется большое количество энергии и воды на охлаждение технологических потоков. Низкотемпературные ВЭР – огромный источник энергии, который можно использовать как в самом технологическом процессе, так и реализовать на сторону. Наиболее эффективными комбинациями низкотемпературных ВЭР является их применение для получения холода и высокопотенциальных ВЭР.

Первая комбинация использует принцип абсорбционной холодильной машины, способной рекуперировать низкопотенциальную энергию в процессе получения холода. На рис. 7.13 показана принципиальная схема абсорбционной холодильной установки для сжижения аммиака. Главной частью установки является генератор-ректификатор 3, в котором теплота продуктов синтеза NH₃ используется для нагрева и испарения абсорбента (крепкого раствора NH3 в воде). Пары воды и аммиака разделяются в ректификационной колонне, аммиак поступает в конденсатор 4, где охлаждается и сжижается, а слабый водно-аммиачный раствор с низа ректификатора подается на абсорбцию в абсорбер 5, куда поступает подлежащий ожижению аммиак из заводской магистрали. Насыщенный водно-аммиачный раствор насосом 7 снова подается в генератор 3. Теплота абсорбции и конденсации отводится внешними источниками (воздух). Схема позволяет убрать из ХТС компрессионные холодильники, потребляющие много электроэнергии.

Рис. 7.13. Абсорбционная холодильная установка 1. – колонна синтеза NH3; 2 – водяной конденсатор; 3 -генератор-ректификатор; 4 – конденсатор; 5 – абсорбер; 6 – дроссель; 7 – насос

Вторая комбинация использует принцип теплового насоса – устройства, потребляющего низкопотенпиальное тепло (теплую воду после охлаждения реакционной аппаратуры, теплый воздух, пары продуктов с верха колонн и пр.) для преобразования по схеме Q_нпQ_вп и передачи среде с более высокой температурой дня промышленного или бытового использования. На-рис.7.14 показана принципиальная схема работы теплового насоса в дистилляционной установке. Принцип действия системы включает применение компрессора для рецикла низкопотенциального тепла паров верха дистилляционной колонны при условиях, обеспечивающих работу рибойлера этой колонны, поскольку температура потока после компрессора возрастает.

Рис .7.14. Дистилляционная установка с тепловым насосом 1 – дистилляционная колонна; 2 – компрессор; 3 – паровая турбина для запуска компрессора; 4 – конденсатор; 5 – сборник флегмы; 6 – рибойлер колонны

На рис. 7.15 показан еще один способ комбинирования низкопотенциальго тепла серной кислоты посла абсорбции (t=80 °С) для нагрева рабочего тела – фреона, пары которого поступают в расширительную турбину с генератором электрического тока, осуществляя трансформацию Q_нпW.

Рис. 7.15. Схема рекуперации тепла серной кислоты 1-теплообменник-испаритель фреона; 2 -подогреватель; 3 – расширительная турбина; 4 – конденсатор; 5 – насос; 6 – генератор электротока