5.2. Утилизация теплоты агрессивных жидкостей

В производстве серной кислоты большая часть ВЭР (95 %) заключается в физической теплоте кислоты, которая в процессе ее получения охлаждается от 80-140 С до 40-60 С. В среднем с 1 т выпускаемой серной кислоты отводится примерно 3,35 ГДж тепла. В стране производится ~1010⁶ т кислоты, потери составляют ~63-65 млн. ГДж в год.

В теплообменниках спирального, оросительного и пластинчатого типа невозможно предотвратить попадание кислоты в охлаждающую среду. Для утилизации теплоты агрессивных жидкостей были предложены конструкции теплообменников с промежуточным теплоносителем (рис. 43). Межтрубное пространство заполнено промежуточным теплоносителем (очищенная вода, фреон, аммиак). Из корпуса предварительно отсасывают воздух и создается разряжение, соответствующее температуре кипения промежуточного теплоносителя. В нижнюю трубчатую поверхность подается охлаждаемая серная кислота, в верхнюю  охлаждающая вода. Кислота отдает теплоту промежуточному теплоносителю, который вскипает. Пар промежуточного теплоносителя конденсируется на верхних пучках труб, отдавая теплоту охлаждающей воде. Теплообменник прошел испытания на Винницком химзаводе им. Я.М. Свердлова. Техническая характеристика: площадь поверхности для охлаждения кислоты F_к = 20 м², площадь поверхности для

Рис. 43. Схема теплообменника с промежуточным теплоносителем

нагрева воды F_в = 40 м², тепловая производительность 0,465 мВт, расход воды 40 м³/ч, кислоты 50 м³/ч.

Экономически невыгодно в одном теплообменнике охлаждать кислоту и нагревать воду поэтому утилизационная установка состоит из нескольких последовательно включенных аппаратов. При этом воду можно нагреть до температуры 80 С, а кислоту охладить до 40 С. Выходящая из абсорбера серная кислота (рис. 44) с температурой 70-90 С направляется в каскад последовательно соединенных теплообменников, где охлаждается до 40 С. В отопительный сезон сетевая вода подогревается в теплообменниках, а затем догревается в бойлере и подается потребителю тепла. Летом оборотную воду подают в градирню. Утилизационная установка может покрывать до 60 % теплоты, требующейся предприятию на отопление.

Рис. 44. Установка для охлаждения агрессивных жидкостей:

1 – бойлер; 2  потребитель теплоты; 3 – градирня; 4 – сетевой насос; 5 – циркуляционный насос;

6  Теплообменники с промежуточным теплоносителем;

7 – абсорбер; 8  насос

Тепловой баланс

Количество теплоты, отдаваемое кислотой:

. (75)

Количество теплоты, получаемое водой:

. (76)

То же самое количество теплоты передается через теплообменные поверхности:

; . (77)

Температурный напор t рассчитывается относительно температуры кипения промежуточного теплоносителя:

То же самое количество :

; . (78)

5.3. Утилизация теплоты вентиляционных выбросов

Проблема утилизации теплоты вентиляционных выбросов  это во многом проблема трассировки воздуховодов, если иметь в виду существующие схемы приточной и вытяжной вентиляции. В настоящее время появились приточно-вытяжные агрегаты, в которых и приточное и вытяжное устройство объединены в один блок.

Вентиляционные агрегаты Hoval LHW (Дания) предназначены для утилизации теплоты вентиляционных выбросов промышленных зданий, они выполняют три основные функции: вентиляция, нагрев, охлаждение. В агрегате имеются приточный и вытяжной вентиляторы, которые работают с установленным расходом воздуха. В зависимости от рабочих условий возможны режимы подачи наружного воздуха и рециркуляционного.

Приточный воздух, поступающий в агрегат, можно нагревать до требуемой температуры в водяном калорифере. При использовании в качестве энергоносителя холодной воды возможно охлаждать воздушную среду в помещении. Агрегаты Hoval LHW поставляются двух типоразмеров: с расходом воздуха 5500 и 8000 м³/ч.

Основные преимущества агрегатов LHW:

 энергосбережение за счет высокоэффективной рекуперации тепла вытяжного воздуха;

 отсутствие приточных и вытяжных воздуховодов;

 комфортное воздухораспределение без ощущения сквозняков;

 централизованное автоматическое управление;

 простота адаптации системы к различным рабочим условиям;

 экономия полезной площади и финансовых затрат благодаря подпотолочному монтажу агрегатов.

Агрегаты Hoval LHW состоит из двух блоков  верхнего и нижнего. В верхнем блоке  размещены (рис. 45) приточный центробежный вентилятор 1 с двойным всасывающим патрубком и непосредственным приводом от электродвигателя, вытяжной вентилятор 2, пластинчатый теплообменник для рекуперации тепла 3, выполненный из алюминиевых прессованных пластин, сборник конденсата 4; воздушные, байпасные и рециркуляционные клапаны, фильтр наружного воздуха 5.

Нижний блок устанавливается через крышу внутри помещения. Блок включает секцию фильтра 6, секцию воздухонагревателя или воздухоохладителя 7, и воздухораспределитель 8, обеспечивающий равномерное распределение воздушного потока.

Наружный воздух, забираемый приточным вентилятором, проходит через фильтр наружного воздуха и подается на нагревательный теплообменник (рис. 46). Расход приточного воздуха регулируется клапаном наружного воздуха. Воздух, удаляемый вытяжным вентилятором из помещения проходит последовательно фильтр, а затем пластинчатый теплообменник.

При расходе воздуха 8000 м³/ч и нагреве приточного воздуха от 7 до 18 С, тепловая мощность одного агрегата составляет около 100 кВт. Вентиляционные агрегаты Hoval могут работать в следующих режимах: вентиляция с нагревом воздуха и рекуперацией теплоты; вентиляция без нагрева, с рекуперацией теплоты; вентиляция без нагрева, без рекуперации теплоты; рециркуляция с нагревом воздуха; режим вытяжки; режим охлаждения помещения.

Рис. 45. Схема вентиляционного агрегата Hoval LHW: