Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий - Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)

10. ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ (ВЭР)

Вторичные энергетические ресурсы – это потенциал основного или промежуточного продукта, отходов, образующихся в технологических агрегатах, но не использованного в них. Этот потенциал может частично или полностью использоваться для теплоснабжения и других целей.

Различают ВЭР избыточного давления – потенциальная энергия газов и жидкостей, покидающих технологические агрегаты с избыточным давлением, которые необходимо снижать перед их использованием на следующем этапе или выбросом в атмосферу, тепловые – физическое тепло отходящих газов технологических установок, физическое тепло основной и побочной продукции, тепло рабочих тел систем принудительного охлаждения, тепло горячей воды и пара, топливные – горючие газы плавильных печей, горючие газы процессов химической и термохимической переработки сырья, отходы деревопереработки и т.п. При использовании ВЭР экономится топливо на замещаемых установках. ВЭР могут использоваться в виде топлива, для выработки тепла с паром или горячей водой, для выработки электроэнергии.

10.1. Использование тепла уходящих газов.

Целесообразность использования тепла уходящих газов определяется их температурой и количеством. Температура уходящих газов . Здесь температуры горения, продуктов сгорания и технологического процесса; b – коэффициент смесеобразования, зависящий от способа подачи топлива и вида горелочных устройств. b =0.68…0.96. Количество уходящих газов определяется как .

В – расход топлива; z – коэффициент выбивания газов из рабочей зоны; DV_в – подсосы воздуха в газоходе.

Различают внутреннее и внешнее использование тепла уходящих газов.

1.Внутреннее (регенеративное) – для нагрева компонентов топлива или исходного сырья. При таком использовании тепла снижается расход топлива на технологический процесс, поэтому это направление использования тепла предпочтительнее.

2.Внешнее технологическое. При этом топливо экономится на технологическом агрегате.

3.Внешнее энергетическое – для выработки пара или горячей воды. Топливо экономится на ТЭЦ или в котельной.

4. Комбинированное.

В качестве утилизаторов тепла применяются котлы-утилизаторы. Котлы-утилизаторы классифицируются по:

1. температуре газов на входе в котел. Котлы с температурой газов от 400 до 900 ⁰С относятся к низкотемпературным. Котлы с температурой газов от 900 до 1100 ⁰С относятся к котлам высокотемпературной группы. В диапазоне температур от 900 до 1100 ⁰С выбор типа котла зависит от агрегатного состояния технологического уноса. При жидком уносе применяют котлы высокотемпературной группы, при гранулированном уносе – котлы низкотемпературной группы;

2. способу циркуляции – котлы с естественной и принудительной циркуляцией. Принудительная циркуляция позволяет применить разобщенное размещение элементов котла;

3. параметрам пара – низкие, средние, высокие;

4. компоновке.

10.1.1. Особенности котлов низкотемпературной группы

Для этих котлов характерно пропускание большого количества газов на 1 тонну пара – V_пс/D, м³/кг. При температурах 600-650 ⁰С V_пс/D=6…8. При температурах 250 ⁰С V_пс/D=2…2.5. Для котлов с автономным сжиганием топлива V_пс/D=1.2…1.5.

Первым по ходу газов элементом котла является пароперегреватель. Последним по ходу газов элементом является экономайзер. Испарительные пакеты выполняют из двух-трех секций. Размеры секций определяются из условия , где l – длина труб секции, D – паропроизводительность секции. Температура газов на выходе секции

.- минимальная разность температур газов и воды при температуре воды равной температуре насыщения. Обычно =80…100 ⁰С. - снижение температуры газов при наличии экономайзера. Эта величина мала, поэтому часто котлы-утилизаторы выполняются без экономайзера. Для интенсификации процессов передачи тепла следует увеличивать скорость газов и уменьшать диаметр труб. При поперечном обтекании w=2…3.м/с, d=20…30 мм. При продольном обтекании w=6…8 м/с, d=50…60 мм.

10.1.2. Особенности котлов высокотемпературной группы.

Первым по ходу газов элементом котла является радиационная камера охлаждения, экранированная кипятильными трубами. Газы охлаждаются до температуры 900 ⁰С. Следующим по ходу газов является воздухоподогреватель. Он может быть двухступенчатым, если нужно нагревать воздух выше 300-350 ⁰С. В этом случае в рассечку устанавливается экономайзер.