Лекция 18 Вторичные энергоресурсы Классификация вэр

Под ВЭР подразумевают энергетический потенциал продук­ции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образую­щихся в технологических агрегатах, который не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью исполь­зован для энергоснабжения других агрегатов.

Все ВЭР разделяются на 3 основные группы:

1. Горючие (топливные) ВЭР — горючие газы плавильных пе­чей, горючие отходы процессов химической и термохимической переработки углеродистого или углеводородного сырья (степень использования 90-95%).

2. Тепловые ВЭР — физическая теплота отходящих газов тех­нологических агрегатов, физическая теплота основной и побоч­ной продукции. Теплота рабочих тел системы принудительного охлаждения технологических агрегатов, теплота горячей воды и пара, отработавших в технологических и силовых установках.

3. ВЭР избыточного давления — потенциальная энергия газов и жидкостей, покидающих технологические агрегаты с избыточ­ным давлением, которую необходимо снижать перед последую­щей ступенью использования этих газов и жидкостей или выбро­сом их в атмосферу.

Методы использования тепловых ВЭР

Использование тепловых ВЭР возможно по трем направлениям:

внутреннее регенеративное теплоиспользование, которое хара­ктеризуется возвратом теплоты отходящих потоков (их части) для проведения основного технологического процесса; достигаетсяподогревом компонентов горения, предварительным нагревом исходного технологического сырья;

внешнее теплоиспользование, при котором используется теп­лота отходящих потоков (их часть) для внешних целей, не свя­занных с процессами в основном технологическом агрегате; теп­лоту отходящих потоков производства, т.е. ВЭР, используют для организации какого-то нового технологического процесса или для получения энергетической продукции — водяного пара, го­рячей воды или другого теплоносителя;

комбинированное теплоиспользование, когда теплоту отходя­щих потоков используют как для внутреннего регенеративного, так и для внешнего теплоиспользования.

При внутреннем регенеративном использовании тепловых ВЭР достигается соответствующая экономия топлива в техноло­гической установке. При внешнем теплоиспользовании эконо­мия топлива имеет место в других установках. Подогрев компо­нентов горения при регенеративном теплоиспользовании наряду с экономией топлива приводит и к повышению технологической эффективности процесса.

Установки для внутреннего теплоиспользования

Регенеративное теплоиспользование позволяет не просто ути­лизировать теплоту отходящих потоков (например, газов, рис.1), но снижает расход топлива и, кроме того, улучшает ра­боту основной технологической (например, печи) или энергети­ческой (например котельной) установки.

Работа технологической печи улуч­шают повышением температуры горения при использовании по­догретого воздуха, что, в свою очередь, повышает полноту горе­ния топлива и интенсифицирует процесс теплообмена между по­током газа и нагреваемой средой.

В некоторых случаях регенерацию теплоты целесообразно ис­пользовать и на низкотемпературных потоках. Например, с по­мощью вентиляционных выбросов подогревают поток воздуха, подаваемого в помещение, уменьшив, таким образом, расход энергии на отопление.

Во многих случаях возможности технологического (внутренне­го) теплоиспользования ограничены. Поэтому, если в данном производстве за счет регенерации не удается полностью исполь­зовать всю энергию, то нужно попытаться найти других потреби­телей этой энергии. Главная трудность при решении этой проб­лемы обычно состоит в том, чтобы найти потребителя. Приходиться анализировать уже не только свое производство, но и дру­гие.

Рисунок 18.1 - Схема нагревательной печи с регенерацией теплоты уходящих газов:

1 — горелка; 2 — рабочий объем печи;3 — нагреваемые детали;

4 — воздухонагреватель.

Горючие ВЭР (например, доменный и коксовый газы метал­лургического комбината, жирный газ нефтепереработки) сжига­ются в топках котлов, печей вместе с другими видами топлива.

За счет ВЭР избыточного давления в турбинах обычно получа­ют электроэнергию.

Из всех ВЭР наибольшую долю составляют тепловые.

Тепловые ВЭР газовых потоков с высокой (> 400 °С) и сред­ней (100—400 °С) температурой обычно используют для произ­водства пара и горячей воды с помощью паровых или водогрей­ных котлов-утилизаторов.

Широко распространены в настоящее время системы испари­тельного охлаждения элементов высокотемпературных печей. В печах многие элементы приходится делать из металла — прежде всего это несущие и поддерживающие балки.

Но металлы могут работать толь­ко при умеренных температурах до 400—600 °С, а температура в печи намного выше. Поэтому металлические элементы печей де­лают полыми и внутри них циркулирует охлаждающая вода.

Охлаждаемые элементы печи здесь выполняют роль испарительной поверхности, в которой теплота уже не сбрасывается окружающую среду, а идет на выработку пара.