Утилизация избыточной теплоты в теплоэнергетических системах реферат

Обновлено: 05.07.2024

На большинстве химических предприятий образуются высоко- и низко-температурные тепловые отходы, которые могут быть использованы в качестве вторичных энергетических ресурсов (ВЭР). К ним относятся уходящие газы различных котлов и технологических печей, охлаждаемые потоки, охлаждающая вода и отработанный пар.

Тепловые ВЭР в значительной степени покрывают потребности в тепле отдельных производств. Так, в азотной промышленности за счет ВЭР удовлетворяется боле 26 % потребности в тепле, в содовой промышленности – более 11 %.

Количество использованных ВЭР зависит от трех факторов: температуры ВЭР, их тепловой мощности и непрерывности выхода.

В настоящее время наибольшее распространение получила утилизация тепла отходящих производственных газов, которые почти для всех огнетехнических процессов имеют высокий температурный потенциал и в большинстве производств могут использоваться непрерывно. Тепло отходящих газов является основной состовляющей энергетического баланса. Его используют преимущественно для технологических, а в некоторых случаях – и для энергетических целей ( в котлах-утилизаторах).

Однако широкое использование высокотемпературных тепловых ВЭР связано с разработкой методов утилизации, в том числе тепла раскаленных шлаков, продуктов и т. д., новых способов утилизации тепла отходящих газов, а также с совершенствованием конструкций существующего утилизационного оборудования.

1. Описание технологической схемы

В трубчатых печах, не имеющих камеры конвекции, или в печах радиантно-конвекционного типа, но имеющих сравнительно высокую начальную температуру нагреваемого продукта, температура отходящих газов может быть сравнительно высокой, что приводит к повышенным потерям тепла, уменьшению КПД печи и большему расходу топлива. Поэтому необходимо использовать тепло отходящих газов. Этого можно достигнуть либо применением воздухоподогревателя, нагревающего воздух, поступающий в печь для горения топлива, либо установкой котлов-утилизаторов, позволяющих получить водяной пар, необходимый для технологических нужд.

Однако для осуществления подогрева воздуха требуются дополнительные затраты на сооружение воздухоподогревателя, воздуходувки, а также дополнительный расход электроэнергии, потребляемый двигателем воздуходувки.

Для обеспечения нормальной эксплуатации воздухоподогревателя важно предотвратить возможность коррозии его поверхности со стороны потока дымовых газов. Такое явление возможно, когда температура поверхности теплообмена ниже температуры точки росы; при этом часть дымовых газов, непосредственно соприкасаясь с поверхностью воздухоподогревателя, значительно охлаждается, содержащийся в них водяной пар частично конденсируется и, поглощая из газов диоксид серы, образует агрессивную слабую кислоту.

Точка росы соответствует температуре, при которой давление насыщенных паров воды оказывается равным парциальному давлению водяных паров, содержащихся в дымовых газах.

Одним из наиболее надежных способов защиты от коррозии является предварительный подогрев воздуха каким-либо способом (например, в водяных или паровых калориферах) до температуры выше точки росы. Такая коррозия может иметь место и на поверхности конвекционных труб, если температура сырья, поступающего в печь, ниже точки росы.

Источником теплоты, для повышения температуры насыщенного пара, является реакция окисления (горения) первичного топлива. Образующиеся при горении дымовые газы отдают свою теплоту в радиационной, а затем конвекционной камерах сырьевому потоку (водяному пару). Перегретый водяной пар поступает к потребителю, а продукты сгорания покидают печь и поступают в котел-утилизатор. На выходе из КУ насыщенный водяной пар поступает обратно на подачу в печь перегрева пара, а дымовые газы, охлаждаясь питательной водой, поступают в воздухоподогреватель. Из воздухопо-догревателя дымовые газы поступают в КТАН, где поступающая по змеевику вода нагревается и идет на прямую к потребителю, а дымовые газы – в атмосферу.

2. Расчет печи

2.1 Расчет процесса горения

Определим низшую теплоту сгорания топлива Q р н . Если топливо представляет собой индивидуальный углеводород, то теплота сгорания его Q р н равна стандартной теплоте сгорания за вычетом теплоты испарения воды, находящейся в продуктах сгорания. Также она может быть рассчитана по стандартным тепловым эффектам образования исходных и конечных продуктов исходя из закона Гесса.

Для топлива, состоящего из смеси углеводородов, теплота сгорания определяется, но правилу аддитивности:


где Qpi н - теплота сгорания i -гo компонента топлива;

yi - концентрация i -гo компонента топлива в долях от единицы, тогда:

Q р н см = 35,84 ∙ 0,987 + 63,80 ∙ 0,0033+ 91,32 ∙ 0,0012+ 118,73 ∙ 0,0004 + 146,10 ∙ 0,0001 = 35,75 МДж/м 3 .

Молярную масса топлива:

Mm = Σ Mi ∙ yi ,

где Mi – молярная масса i -гo компонента топлива, отсюда:

Mm = 16,042 ∙ 0,987 + 30,07 ∙ 0,0033 + 44,094 ∙ 0,0012 + 58,120 ∙ 0,0004 + 72,15 ∙ 0,0001 + 44,010∙0,001+ 28,01 ∙ 0,007 = 16,25 кг/моль.



кг/м 3 ,

тогда Q р н см , выраженная в МДж/кг, равна:


МДж/кг.

Выполнил:
Ларин С.В.
Проверил: Паномарёва Н.В.

Реферат
Отчет содержит 19 странниц текста, 5 рисунков.
УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛА, ОТХОДЯЩИЕГАЗЫ, ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР, ТЕПЛООБМЕННИК, ТУРБИНА.
Целью данного отчета является рассмотрение способов утилизации теплоты отходящих газов газотурбинных двигателей с помощью различных установок, разработанных за последние 10 лет.

1 Способ утилизации теплоты отработанных газов газотурбинного двигателя путем установки ТОнепосредственно на выходе из выхлопной трубы…….5

2 Установка для утилизации тепла дымовых газов с утилизационным теплообменником и теплообменником промежуточного теплоносителя…..11
3 Устройство для утилизации теплоты отработавших газов с утилизационным водогрейным котлом………………………………………..15
4 Котел-утилизатор……………………………………………………………. 17

ВведениеПо запасам и видам топлива Россия занимает одно из первых мест в мире. Но, тем не менее, и у нас сегодня остро стоит проблема рационального использования энергии. Это связано со стремлением уменьшить топливную составляющую в себестоимости выпускаемых предприятием продуктов. Существенной экономии топлива можно достигнуть за счет утилизации теплоты отходящих газов.
В данном отчете будутрассмотрены способы и разработки последних лет, целью которых является повышение энергетической эффективности газотурбинных установок за счет использования отходящих газов для интенсификации основного технологического процесса или использования теплоты для сторонних целей.

1 Способ утилизации теплоты отработанных газов газотурбинного двигателя путем установки ТО непосредственно на выходе из выхлопной трубы.Автором данного изобретения является Щеглов Г.А. Дата публикации 20.08.2002год.
Изобретение относится к области теплоэнергетики. Теплообменный аппарат, во-первых, размещают непосредственно на выходе из выхлопной трубы двигателя, во-вторых, его разбивают на определенное количество отдельных участков, в каждом из них размещают такое количество теплопередающих устройств, при которомисключалось бы запирание потока газов на этом участке, а размер поперечного сечения каждого участка постепенно увеличивают от начала участка до его конца, при этом за счет отвода максимального количества тепла от газов к рабочей жидкости и расширения сечения при заданном аэродинамическом сопротивлении каждого участка снижают скорость газов на выходе из теплообменного аппарата. Такой способ позволитуменьшить габариты теплообменного аппарата за счет использования высокой скорости и температуры отработанных газов с учетом ограничения суммарного аэродинамического сопротивления аппарата.
Известен способ утилизации тепла отработанных газов ГТД, заключающийся в том, что размещают теплообменный аппарат коаксиально на внешней стороне выхлопной трубы, часть отработанных газов от двигателянаправляют вовнутрь теплообменного аппарата через радиальные отверстия, выполненные по периметру выхлопной трубы, затем поток газа пропускают через теплопередающие устройства, внутри которых циркулирует рабочая жидкость, и через выходной патрубок этот поток газа отводят в атмосферу.
При помощи данного способа происходит утилизация только части тепла отработанных газов, выходящих из выхлопной трубы ГТД. При этомиспользуют для отвода газов в теплообменный аппарат только определенное количество радиальных отверстий, выполненных в стенках выхлопной трубы. Это связано с тем, что скорость потока газа, проходящего через теплопередающие устройства, была бы недостаточно низкой, так как в противном случае будет запираться поток газа, проходящего через трубки теплопередающего устройства.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

1. Классификация вторичных энергоресурсов

2. Виды ВЭР и способы их использования

3.Экономия топлива при использовании теплоты отходящих газов

4. Вторичные энергетические ресурсы топливно-энергетического комплекса

Введение

В настоящее время в использовании вторичных энергетических ресурсов имеются значительные резервы.

Задача максимального использования ВЭР имеет не только экономическое, но и социальное значение, поскольку снижение расходов топлива, обеспечиваемое использованием ВЭР, уменьшает вредные выбросы и снижает загрязнение окружающей среды.

ВЭР нельзя рассматривать как даровые дополнительные источники энергии. Они являются результатом энергетического несовершенства технологических производств, поэтому необходимо стремиться к снижению их выхода за счет более полного использования топлива в самом технологическом агрегате. В этом состоит основная задача повышения эффективности теплотехнических производств, наиболее полного использования ВЭР, как неизбежного спутника этих процессов.

Пределом идеальной организации производств является создание безотходная по материалам и энергии технологии.

1. Классификация вторичных энергоресурсов

Предприятие черной металлургии потребляет большое количество топлива, тепловой и электрической энергии. Наряду с этими технологиями металлургического производства характеризуется значительным выходом вторичных энергетических ресурсов (ВЭР).

По виду энергии ВЭР делятся на горючие (топливные), тепловые и избыточного давления.

Горючие ВЭР - побочные газообразные продукты технологических процессов, которые могут быть использованы в качестве энергетического или технологического топлива.

Тепловые ВЭР - физическая теплота основных и побочных продуктов, отходящих газов технологических агрегатов, а так же систем охлаждения их элементов.

ВЭР избыточного давления - потенциальная энергия газов, выходящих из технологических агрегатов с избыточным давлением, которое может быть использовано других видов энергии.

2. Виды ВЭР и способы их использования

Низкая теплота сгорания

Сжигание в топливо использующих установках

отходящие газы, готовая продукция и отходы производства, теплоносители охлаждения

отработанный и попутный пар

выработка в теплоутилизиционных установках водяного пара, горячей воды

покрытие тепло потребности, выработка электроэнергии в конденсоционном или теплофикационном турбоагрегате

газы с избыточным давлением

работа изоэнтропного расширения

выработка электроэнергии в газовом утилизационном турбоагрегате

Выход ВЭР - количество ВЭР, образующиеся в технологическом агрегате.

Выход ВЭР для горючих: q гор = m Q р ;

для тепловых: q т =mі;

для ВЭР избыточного давления: q и = ml;

где q - выход соответствующих ВЭР, m - удельное или часовое количество энергоносителя, Q р - низшая теплота сгорания, і -

энтальпия энергоносителя, l - работа изоэнтропийного расширения газов.

Характеристика горючих ВЭР черной металлургии:

Доменный газ образуется при выплавке чугуна в доменных печах. Его выход и химический состав зависят от свойств шихты и топлива, режима работы печи, способов интенсификации процесса. Доля негорючих компонентов азота и углекислого газа в доменном газе составляет 70%. При сжигании доменного газа максимальная температура продуктов сгорания равна 1487 С. На выходе из печи газ загрязнен колошниковой пылью. Использовать доменный газ в качестве топлива можно только после его очистки.

Ферросплавный газ - образуется при выплавке ферросплавов в рудовосстановительных печах. Суммарное содержание сероводорода и оксида серы (4) в пересчете на оксид серы (4) не должно превышать 1 г\м 3 .

Конвертерный газ - образуется при выплавке стали в кислородных конвертерах. Газ в основном состоит из оксида углерода. В качестве топливных ВЭР конвертерный газ используется при отводе без дожигания.

Ценное технологическое и энергетическое топливо.

Коксовый газ - образуется при коксовании угольной шихты. В черной металлургии в качестве топлива используется после извлечения химических продуктов. Компоненты коксового газа: водород, кислород, метан, азот, углекислый и угарный газы.

Характеристика тепловых ВЭР.

Физическая теплота готового продукта из шлаков.

Из печей и агрегатов металлургического производства готовый продукт и шлак выходят с высокой температурой. В некоторых случаях эта теплота ВЭР. Теплота жидкого чугуна используется в последующих переделах (мартеновские печи, кислородные конвертеры).

Теплота жидкой стали используется в прокатном производстве за счет горячего посада слитков. Физическая теплота вторичных газов.

Использование физической теплоты коксового газа возможна после сухой очистки. Наибольшую температуру имеют конверторные газы.

Отходящие газы мартеновских печей состоят из продуктов сгорания топлива и газообразных компонентов химических реакций, протекающих в технологическом процессе. К тепловым ВЭР относятся энергоносители в виде водяного пара, горячей воды и вентиляционных выбросов.

3.Экономия топлива при использовании теплоты отходящих газов

Использование физической теплоты отходящих газов осуществляется по трем схемам: технологической (замкнутой и разомкнутой), энергетической и комбинированной.

Технологическая схема предусматривает использование этой теплоты для технологических процессов, как правило, в той же теплотехнологической установке. По такой схеме нагревают воздух, а также в некоторых случаях и газообразные топлива, предварительно подогревают обрабатываемый в печи материал или производят химико-термическую переработку некоторых шихтовых материалов, используемых в данном процессе. При отоплении печей природным газом к технологической схеме относится также термохимическая регенерация теплоты отходящих газов, используемая для конверсии метана. Описанные схемы являются замкнутыми, они обеспечивают экономию топлива в самом технологическом агрегате (рис.1). Теплоту отходящих газов можно использовать и в другой печной установке с меньшим температурным уровнем процесса. Такая схема является разомкнутой (рис.2). В этом случае экономится топливо в установке, использующей теплоту отходящих газов. Возможно также последовательное использование теплоты в основном и в низкотемпературных агрегатах.

Рис.1. Замкнутые технологические схемы использования теплоты отходящих газов: а - для подогрева воздуха; б - для предварительного нагрева материала; 1 - печь; 2 - отвод газов из печи; 3 - рекуператор; 4 - подвод воздуха в рекуператор; 5 - отвод дыма: 6 - подвод воздуха в печь; 7 - подвод топлива в печь; 8 - выдача материала; 9 - подача подогретого материала в печь; 10 - подача холодного материала.

Рис.2. Разомкнутая технологическая схема использования теплоты отходящих газов: 1 - печь; 2 - подвод топлива; 3 - подвод воздуха; 4 - подача материала; 5 - отвод газов из печи: 6 - технологическая установка второй ступени; 7 - отвод газов установки второй ступени; 8 - выдача материала.

Применение замкнутой технологической схемы повышает эффективность использования топлива в технологическом агрегате, т.е. снижает выход ВЭР.

Энергетическая схема предусматривает использование теплоты отходящих газов в энергетических установках для производства каких-либо энергоносителей (теплоты, электроэнергии, холода и др.). Возможно последовательное размещение нескольких теплоиспользующих установок, например, котлов-утилизаторов и экономайзеров для подогрева сетевой воды. Таким образом, энергетическая схема является разомкнутой и позволяет сэкономить топливо, расходуемое на производство соответствующих видов и количеств энергоносителей за счет использования ВЭР технологического агрегата (рис.3).

Комбинированная схема сочетает технологическую и энергетическую схемы и обеспечивает как уменьшение выхода ВЭР, так и более эффективное их использование (рис.4).

Каждая из схем имеет достоинства и недостатки. Основным критерием для их сравнения является достигаемая экономия топлива. Однако этот критерий еще не дает основания для окончательной оценки схем. Здесь необходим технико-экономический расчет, учитывающий капитальные и эксплуатационные затраты, устойчивость потребления энергоносителей, полученных за счет теплоты отходящих газов, и др.

Рис.3. Энергетические схемы использования теплоты отходящих газов: а - для получения пара; б - для получения пара и горячей воды; 1 - печь; 2 - подвод воздуха; 3 - подвод топлива; 4 - отвод газов из печи; 5 – КУ; 6 - отвод пара из КУ; 7 - отвод дыма из КУ; 8 - подвод питательной воды в КУ; 9 - подогреватель сетевой воды; 10 - подвод воды в подогреватель; 11 - отвод горячей воды.

Рис.4. Комбинированная схема использования теплоты отходящих газов: 1 - печь; 2 - отвод газов из печи; 3 - рекуператор; 4 - подвод воздуха в рекуператор; 5 - отвод дыма из рекуператора; 6 - отвод пара из КУ; 7 - КУ; 8 - подвод питательной воды в КУ; S - подвод воздуха в печь; 10 - подвод топлива в печь.

4. Вторичные энергетические ресурсы топливно-энергетического комплекса

Мировая добыча угля составляет 2025 млн. т в год (4033 шахты). При этом образуется около 6 млрд. т твердых, жидких и газообразных отходов, что составляет около 3 т отходов на 1 т угля (из них отвальной породы 2,5 т). При подземной добыче угля удельный выход породы, выдаваемой из шахт на поверхность составляет около 0,3 т на 1т добываемого угля. Собственно горючая масса в угольной промышленности составляет всего 20% горной массы. Доля угля в производстве электроэнергии составляет 37% (1980 г).

Сланец имеет не меньшее значение, чем уголь. Около 40% сланца добывается открытым способом и 60% из шахт.

Отходы добычи и обогащения сланцев состоят из вскрышных пород, отходов обогащения.

Разработан проект переработки сланцев (Швеция), предусматривающий добычу открытым способом и в шахтах 6 млн. т сланца в год и производство 1300 т урана ежегодно. Схема переработки сланца предусматривает первичное дробление, обогащение в тяжелых средах для удаления известняка, обработку сланца серной кислотой в барабанных аппаратах, выдержку обработанного материала в штабелях, противоточное выщелачивание серной кислотой методом просачивания (удаление урана 79%), фильтрирование раствора, экстракцию из него урана органическим растворителем, реэкстрацию раствором карбоната натрия или аммония и осаждение уранового концентрата. Осадок выщелачивания смешивают с известняком и направляют в отвал.

Дальнейшие этапы усовершенствования технологии переработки сланцев:

энергетическое использование органического материала путем сжигания или газификации;

разработка технологии получения алюминия из сланца;

полное комплексное извлечение цветных металлов.

Газовые выбросы промышленных предприятий как ВЭР.

Развитие энергетики, металлургии, транспорта, химии и нефтехимии приводит к быстро возрастающему потреблению воздуха, используемого в качестве сырья в процессе окисления. Предприятия химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической и ряда других отраслей промышленности потребляют большие количества чистого воздуха и выбрасывают огромные объемы отработанных кислородосодержащих газов и загрязненного вентиляционного воздуха.

Перспективным является метод очистки воздуха от микропримесей - объединение энергетических и химических комплексов. Рассмотрим возможности объединения этих процессов путем использования отработанного воздуха промышленных предприятий в качестве окислителя, например дутьевого воздуха в топках котлов. В этом случае обеспечивается дешевая очистка загрязненного воздуха от токсичных примесей и отпадает необходимость в потреблении чистого воздуха для окисления топлива.

Литература

Ласкорин Б.Н. Безотходная технология минерального сырья. - М.: " Недра", 2004г. - 334с.

Розенгарт Ю.И. Вторичные энергетические ресурсы черной металлургии и их использование. - К.: " Высшая школа", 2008г. - 328с.

Рихтер Л.А. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов ТЭС. Под редакцией Непорожного. - М.: " Энергоиздат", 2001г. - 296с.

Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. - Л.: " Недра", 1987г. - 294с.

Толочко А.И. Защита окружающей среды от выбросов предприятий черной металлургии. - М.: " Металлургия" 2001г. - 95с.

Утилизация теплоты загрязненных стоков, осуществляемая в аппаратах мгновенного вскипания. Утилизация теплоты агрессивных жидкостей. Схема теплообменника с промежуточным теплоносителем. Вентиляционный агрегат фирмы Wiessmann, его назначение и функции.

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 12.11.2014
Размер файла 1,3 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Утилизация низкопотенциальных тепловых отходов

Сбросное низкопотенциальное тепло (50-120 С) чрезвычайно сложно использовать, так как трудно найти потребителей в достаточном количестве. Низкопотенциальные ВЭР обычно содержатся в жидкостях (иногда коррозионно-активных) и газах, от которых невозможно отвести теплоту, используя стандартное оборудование.

Основные технические средства для утилизации теплоты низкопотенциальных ВЭР:

1) многоступенчатые установки с аппаратами мгновенного вскипания для использования теплоты загрязненных горячих стоков;

3) теплообменники для использования теплоты вентиляционных выбросов.

Утилизация теплоты загрязненных стоков

Утилизацию теплоты загрязненных стоков осуществляют в аппаратах мгновенного вскипания. Горячая загрязненная жидкость поступает в камеру (испаритель), где поддерживается низкое давление (рис. 1). Вакуум соответствует температуре насыщения, которая на 5-10 С ниже температуры поступающей жидкости. За счет скрытой теплоты парообразования происходит вскипание поступающей жидкости. Над испарителем располагается конденсатор - охладитель пара, образовавшегося в процессах мгновенного вскипания. В трубное пространство конденсатора аппарата может поступать любая среда, которую необходимо подогреть. Соли и шламы, содержащиеся в исходной горячей жидкости, практически не попадают в трубы конденсатора, тем самым обеспечивается надежная работа аппарата.

Рис. 1. Аппарат мгновенного вскипания:

1 - корпус аппарата,

2 - теплообменные поверхности,

3 - поддон для сбора конденсата

Исходная жидкость в количестве G1 при температуре t1поступает в испаритель мгновенного вскипания. В аппарате происходит вскипание при температуре t2. При этом из раствора выносится пар в количестве D при температуре насыщения tн, соответствующей давлению в аппарате Рн. Температура кипения раствора t2 всегда выше температуры кипения чистого растворителя: t2 -tн = , где температурная депрессия (разница температур), которая зависит от природы и концентрации растворенного вещества.

Тепловой баланс аппарата мгновенного вскипания имеет вид

где G1 иG2 - расход раствора на входе и выходе из аппарата; M расход нагреваемой воды; cв и cр- теплоемкости воды и раствора; t1 и t2- температуры раствора на входе и на выходе из аппарата; tн - температура насыщения при давлении в аппарате; 1 и 2- начальная и конечная температуры подогрева воды.

Количество теплоты, воспринятое охлаждающей водой, равно количеству теплоты, которое отдал сконденсировавшийся пар поверхностями:

где D - расход конденсата; r - теплота парообразования при давлении в аппарате.

То же самое количество теплоты воспринято теплообменными поверхностями:

где k - коэффициент теплопередачи (принимается в диапазоне 900-1000 Вт/(м2К); F - площадь поверхности теплообмена; температурный напор.

Расходы раствора и конденсата связаны между собою уравнением материального баланса

В установке, состоящей из нескольких аппаратов мгновенного вскипания (рис. 2), в которых загрязненная жидкость последовательно охлаждается на 5-10 С, можно подогреть воду в конденсаторе до температуры, близкой к начальной температуре раствора.

Рис. 2. Последовательное включение аппаратов мгновенного вскипания

Расход дистиллятной воды 500 м3/ч, охлаждающей воды 400 м3/ч. Тепловая производительность 2,71 мВт. Температура дистилярной жидкости изменяется с 90 до 50 С. Химочищенная вода подогревается с 30 до 80 С. Результаты испытаний УИТДЖ-500 позволили разработать ряд подобных установок для содовых предприятий, для предприятий, производящих синтетический каучук, ацетилен, фосфор, коксохимические продукты и др.

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 ~10106 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. 3). 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 Fк = 20 м2, площадь поверхности для

Рис. 3. Схема теплообменника с промежуточным теплоносителем

нагрева воды Fв = 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. 4) 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. 4. 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

Количество теплоты, отдаваемое кислотой:

Количество теплоты, получаемое водой:

То же самое количество теплоты передается через теплообменные поверхности:

Температурный напор t рассчитывается относительно температуры кипения промежуточного теплоносителя:

То же самое количество :

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 HovalLHW(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 HovalLHW 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 HovalLHW состоит из двух блоков верхнего и нижнего. В верхнем блоке размещены (рис. 5) приточный центробежный вентилятор 1 с двойным всасывающим патрубком и непосредственным приводом от электродвигателя, вытяжной вентилятор2, пластинчатый теплообменник для рекуперации тепла3, выполненный из алюминиевых прессованных пластин, сборник конденсата4; воздушные,байпасные и рециркуляционные клапаны,фильтр наружного воздуха5.

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. 6). 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. 5. Схема вентиляционного агрегата HovalLHW:

1 приточный вентилятор; 2 вытяжной вентилятор; 3 пластинчатый теплообменник; 4 сборник конденсата; 5 фильтр наружного воздуха; 6 фильтра удаляемого воздуха; 7 воздухонагреватель;

Рис. 6. Схема распределения воздушных потоков

В нашей стране в 1980-х годах был разработан регенеративный вращающийся теплообменник РТ-12. Ротор теплообменника - пакеты из гладких и гофрированных листов картона. Производительность 20103 м3/ч, экономическая эффективность 0,550,6. Установка предназначена для утилизации низкопотенциального тепла вентиляционных выбросов и возвращает 70-75 % отбросной теплоты. Производительность 16-18103 м3/ч. Экономия 90 т условного топлива в год. Насадка из алюминиевой фольги = 0,08 мм.

Рис. 7. Вентиляционный агрегат фирмы Wiessmann:

А - вентилятор приточного воздуха; В - фильтр отходящего воздуха;

С - фильтр наружного воздуха; D - противоточный теплообменник;

Е - вентилятор отходящего воздуха

Подобные документы

Элементарные виды теплообмена (теплопроводность, конвекция теплоты и тепловое излучение). Переход жидкости в пар (кипение). Пример распределения температуры в объеме кипящей воды. Процесс теплоотдачи при кипении. Уравнение и коэффициент теплоотдачи.

научная работа [531,6 K], добавлен 22.04.2015

Анализ методов и перспектив использования твёрдых бытовых отходов в системах энергоснабжения. Добыча и утилизация свалочного газа. Технико-экономическое сопоставление вариантов энергоснабжения. Оптимизация работы установки по обогащению биогаза.

дипломная работа [719,7 K], добавлен 01.03.2009

Характеристики элементов энергетической установки судна. Расчет теплового баланса главных двигателей. Определение количества теплоты, которое может быть использовано в судовой системе утилизации теплоты. Расчет потребностей в тепловой энергии на судне.

курсовая работа [1,7 M], добавлен 01.11.2013

Основные направления энергосбережения. Источники энергоресурсов. Положения энергосберегающей политики. Теплоиспользующие установки предприятия. Принцип составления теплового баланса, виды энергосберегающих мероприятий. Утилизация сбросной теплоты.

контрольная работа [26,8 K], добавлен 27.11.2011

Определение расчётных тепловых нагрузок района города. Построение графиков расхода теплоты. Регулирование отпуска теплоты. Расчётные расходы теплоносителя в тепловых сетях. Гидравлический и механический расчёт водяных тепловых сетей, подбор насосов.

курсовая работа [187,6 K], добавлен 22.05.2012

Рассмотрение основных видов вторичных энергоресурсов и их использования в производстве. Изучение схем применяемых при утилизации абсорбционных машин. Расчет термодинамических циклов бромистолитиевой холодильной машины (понижающего термотрансформатора).

дипломная работа [1,2 M], добавлен 26.03.2015

Цели и методы изучения промышленной теплоэнергетики. Свойства рабочих тел и материалов, применяемых в низкотемпературной технике. Работа паровых компрессионных трансформаторов теплоты в нерасчётных условиях. Абсорбционные трансформаторы теплоты.

Читайте также: