Використання фізичної теплоти відходящих газів.

ВИКОРИСТАННЯ ФІЗИЧНОЇ ТЕПЛОТИ ВІДХОДЯЩИХ ГАЗІВ.

Основними способами утилізації або раціонального використання теплоти відходящих газів промислових печей, котельних агрегатів є використання їх теплового потенціалу для підігріву води або повітря.

Нагрівання води до 130-150⁰С і повітря до 250⁰С можна проводити в поверхневих теплообмінниках і розраховувати згідно матеріального та теплового балансів.

Q=G₁c₁(t_1п-t_1к)= G₂c₂(t_2к-t_2п)

Ефективним є також використання котлів-утилізаторів, які встановлюють за промисловими печами середньої потужності (температура відхідних газів 400⁰С, їх витрата 5000 м³/год при витраті палива – 500-900 кг/год). В результаті можна одержати пару низького (до 1,5 МПа) і середнього тиску, яку можна використовувати не тільки для побутових потреб а і для одержання електроенергії.

На даний час існують такі види КУ:

- прямотечійні (температура відхідних газів до 400⁰С);

- змієвикові з багатократною примусовою циркуляцією (температура відхідних газів до 500 ⁰С)

- газові (температура відхідних газів до 700 ⁰С);

- водяні (температура відхідних газів до 1000 ⁰С);

Найбільш простіший з конструктивної точки зору спосіб утилізації теплоти відхідних газів з метою одержання пари невисоких параметрів є використання прямотечійного КУ з дворазовим введенням конденсату.

Tг.п - температура відхідних газів початкова;

Tг.к - температура відхідних газів кінцева;

Dп - витрата первинної пари;

Dк1 - витрата конденсату на 1 ступені;

Dк2 - витрата конденсату на 2 ступені;

D – кінцева паропродуктивність.

Згідно схеми в пароутворювач на 1 ступінь направляється первинна пара, яка змішується з певною кількість конденсату необхідною для доведення первинної пари до вологого насиченого стану (х=0,8-0,85).

Після проходження даної суміші через 1 ступінь волога насичена пара стає сухою і перегрітою за рахунок теплоти відхідних газів.

Перед в 2 ступінь вводиться друга порція конденсату, завдяки якому пара доводиться до стану насичення і на виході з 2 ступені пара стає сухою, перегрітою, але з параметрами по температурі і тиску значно вищими ніж Dп (первинна).

Паропродуктивність установки розраховується за формулою:

D=Dп + Dk1 + Dk2

Загальна кількість введеного конденсату:

Для визначення кількості конденсату необхідної на 1 складаємо тепловий баланс:

(1)

звідси визначаємо Dk1:

(2)

Доведення суміші до стану насичення:

(3)

звідси:

(4)

Прирівнюючи рівняння (2 і 4) одержимо:

Звідси співвідношення між витратою первинної пари і витратою конденсату на 2 ступені:

але поскільки співвідношення між витратою первинної пари і витратою конденсату на 1 ступені рівне:

тоді співвідношення між витратою конденсату на 1 і 2 ступені буде:

Значить продуктивність по відношенню до витрати первинної пари з врахуванням витрати конденсату буде:

Теплота відхідних газів потужних промислових печей може бути використана в газотурбінних установках, які вмонтовуються в газовий тракт з метою вироблення електроенергії і подачі палива і повітря в піч.

1,2 – турбіни; 3,4 – компресори; 5- генератор;

Таким чином в даній установці при утилізації відхідних газів комплексно вирішується питання:

- подачі підігрітого палива та повітря в піч, що покращує теплотворну здатність;

- вироблення електроенергії в генераторах за рахунок обертання турбін;

- використання залишкової теплоти відхідних газів після ТО в котлі-утилізаторі для вироблення пари середнього тиску.

Використання ВЕР дозволяє не тільки одержувати пару різних параметрів, або електроенергію, але і чистий оксид металу (наприклад СаО) в одноконтурному комплексному утилізаторі.

Продукти, які утворились в камері згорання поступають на турбіну, яка приводить в рух компресор для стиснення відхідних газів та електрогенератор для одержання електроенергії, а також турбодетандер з метою стиснення продуктів розкладу СаСО₃.

Відхідні гази поступають в теплообмінник утилізатор в якому є насипний шар карбонату кальцію. В результаті розкладу одержується чистий оксид Са і газоподібний СО₂ , який поступає в ежектор для часткового

1-електрогенератор; 2-ГТУ (газотурбінна установка); 3-камера згорання; 4-компресор4 5-турбіна; 6-турбодетандер; 7- розподільник; 8- теплообмінник охолодження; 9- сепаратор; 10- ежектор.

стиснення.

Після ежектора СО₂ направляється в розподільник для видалення конденсату і теплообмінник охолодження 8. Охолоджений СО₂ поступає в турбодетандер в якому проходить пониження температури СО₂ нижче температури точки роси. В розподільнику проходить розділення твердої вуглекислоти і залишкових газів, які необхідні для охолодження СО₂ після сепаратора.

При утилізації відхідних газів, а особливо вентиляційних викидів на хімічних підприємствах внаслідок їх агресивності використовують обладнання з проміжними теплоносіями. Для збільшення коефіцієнту теплопередачі зі сторони газів використовують режим барботування відхідних газів через шар проміжного теплоносія. Це дозволяє:

- зменшити абразивну дію агресивних забруднених газів;

- збільшити термін служби устаткування;

- зменшити площу поверхні теплообміну.

Найбільш ефективним матеріалом для створення пінного шару є хлористий літій.

Інший спосіб використання відхідних газів проводять в двохконтурній комбінованій утилізаційній установці.

1,2 – дросельні вентилі; 3,4 – теплообмінники; 5,6,7 – насоси; 8 – теплообмінник змішування; 9 – випарник.

Згідно схеми гарячі відхідні гази поступають в теплообмінник змішування і зрошуються холодним теплоносієм, який циркулює по 1 контуру. Нагрітий газами теплоносій насосом 7 подається в т/о 3 для нагрівання води, яка може бути використана для побутових потреб.

Після проходження т/о теплоносій насосом 6 подається у випарник 9 віддаючи при цьому залишкову теплоту достатню для випаровування холодоагенту, який рухається по замкнутому 2 контуру.

Пари холодоагенту проходячи через компресор 10 стискаються (при цьому їхня температура підвищується) і проходячи через т/о 4 нагрівають воду, яка також може бути використана для побутових потреб.

Дата добавления: 2015-09-30