Энергосбережение на предприятиях при выработке и использовании тепловой энергии
Энергосбережение на предприятиях при выработке и использовании тепловой энергии.
На примере котельных установок.
Большинство отраслевых котельных оборудованы котлами небольшой мощности, работают на твердом либо другом виде топлива, как правило, не имеют систем по улавливанию вредных выбросов, но имеют большие возможности для экономии ТЭР.
Установок для очистки дымовых газов требуют больших капитальных площадей застройки и являются достаточно сложными в технологическом отношении сооружениями, требующими высокого уровня эксплуатации.
Мелкие котельные (до 2,5 МВт) и индивидуальные отопительные установки (теплопроизводительностью до 25 кВт) характеризуются устаревшими конструкциями, отсутствием автоматического регулирования и средств контроля, требуют значительных затрат и времени для эксплуатации, имеют значительно более низкий КПД, сем установки аналогичного назначения зарубежных фирм. Высокоэкономичные котельные установки полной заводской готовность отечественного производства пока еще не получили широкого применения. Но за счет установки таких автоматизированных и механизированных котлов в блочном исполнении, приспособленных для работы на жидком, твердом и газообразном топливе, усовершенствованных местных генераторов тепла для отопления и горячего водоснабжения, в том числе с топками длительного горения для твердого топлива, может быть значительно повышена эффективность использования топлива. Общий потенциал экономии при этом оценивается на уровне 40-50 млн т.у.т. ( 1т.у.т. = 7 Гкал).
КПД котлового агрегата (
)легко выразить через суммарные потери тепла 
%, при производстве пара:
потери тепла с отходящими газами
потери тепла от химической неполноты сгорания топлива
Рекомендуемые материалы
общие потери теплоты от механического недожега топлива
потери тепла со шлаком
потери тепла в окружающую среду.
Эта формула наглядно показывает, что для повышения КПД котлоагрегата следует, всемирно стремится к уменьшению каждой из составляющих тепловых потерь.
Целесообразно максимально использовать тепловую энергию отходящих газов. Для большинства систем с мазутным топливом температура отходящих газов не должна превышать 180˚С. Если t > 180 ˚C, то следует произвести очистку котла.
У газовых котлов температура отходящих газов должна быть < 180˚С, ее величину необходимо согласовывать с уровнем теплоизоляции домовых труб и дымоходов. Для снижения тепловых потерь вследствие теплоотдачи необходимо хорошо теплоизолировать котлы.
Для обеспечения снижения потерь тепла в окружающую среду необходимо учитывать, что величина зависит от рода топки, сочетания ее с котлом, качество обмуровки, футеровки, общей компоновки котла с экономайзером и поверхностью нагрева котельного агрегата в целом. Паропроизводительность котла зависит от качества топлива, эффективности его сгорания, величины КПД – котлоагрегата, а также находится в прямой зависимости от ПВД – предела допустимых выбросов в атмосферу газов, золы. Что приводит к необходимости принудительной очистки дымовых газов в эффективных аппаратах.
Для теплоснабжения зданий общей площадью S > 2 тыс. м2 целесообразно использовать два котла различной мощности: большой для работы в зимнее время года, покрывающий около 80% потребности в тепле, и малый - снабжающий здание горячей водой и обеспечивающий остальные 20% тепловой нагрузки.
Утилизация тепла уходящих дымовых газов котельных.
Одним из эффективных способов повышения КПД является утилизация тепла уходящих дымовых газов ТЭС и котельных. Глубокое снижение температуры уходящих газов возможно за чет установки контактных или рекуперативных теплообменников в хвостовой части газовоздушного тракта котлоагрегата.
Особенно эффективна установка таких теплообменников на ТЭС, промышленных и отопительных котельных. Использование утилизационных установок в хвостовой части котлов наряду с повышением экономичности энергоблоков обеспечивает снижение выбросов оксида азота (NО) с уходящими газами.
Чтобы снизить потери энергии на 10 - 30% необходимо уменьшить количество избыточного воздуха, снизить температуру дымовых газов, установив охладитель между котлами и дымовой трубой; вмонтировать «турбулизаторы» в дымоходах котла с целью обеспечения турбулентного потока газа и улучшения теплопередачи; исключить подсос наружного воздуха через трещины и отверстия; использовать регулируемые горелки многоступенчатые или малые горелки, когда нагрузка по теплу переменчива; свести минимуму число запусков и остановить за счет уменьшения количества тепла на входе в котел.
Для утилизации тепла уходящих после котлов промышленных печей и сушилок газов и повышение их КПД используют контактный аппарат с активной насадкой (КТАН), в котором возможен нагрев вод различного назначения. КТАН представлен на схеме 5.
Схема 5 – КТАН – утилизатор.
1 – активная насадка; 2 – подвод орошающей воды; 3 – орошающая камера; 4 – подвод и отвод нагреваемой воды; 5 – корпус; 6 – отвод орошающей воды; 7 – сепарационное устройство; 8 – горячие дымовые газы мимо КТАНа.
Пари работе КТАНа образуется два независимых друг от друга потока воды: чистой, подогреваемой через поверхность КТАНа, и воды, которая нагревается в результате непосредственного ее контакта с уходящими дымовыми газами.
Дымовые газы от котлов проходят через насадку контактных экономайзеров -1, поступают в сепарационное устройство котельной -7,в котором происходит отделение дымовых газов от капель воды. После выхода из сепарационного устройства влажные дымовые газы подсушиваются путем смешения с горячими газами (7-30%), пропускаемый по мимо КТАНа – 8, и удаляются в атмосферу через дымовую трубу. Для полного использования тепла уходящих дымовых газов тепловой схемой котельной может быть предусмотрен нагрев в КТАНе сырой (исходной) воды, воды отчищенной химическим методом, а также воды, идущей на горячее водоснабжение бытовых и производственных сторонних потребителей. Экономия топлива при установке КТАНа за котлом достигает 10-15%.
Системы использования тепловой энергии уходящих газов.
Схема 6.
Бесплатная лекция: "3 Услуги связи и их планирование" также доступна.
1 – горелка; 2 – печь или сушило; 3 – рекуператор или регенератор; 4 – вентилятор вторичного воздуха; 5 – дымосос; 6 – дымовая труба.
Назначение схемы:
Схема предназначена для снижения расхода топлива за счет возврата в печь или сушило - 2 части тепловой энергии, содержащейся в уходящих дымовых газах. Путем подогрева в рекуператорах – 3, используемого для горения топлива, а также горячего газа. Это мероприятие также способствует ускорению нагрева материала и делает возможным применение новых способов нагрева.
Работа схемы:
Газ или мазут по трубопроводу подается через горелку - 1 в печь или сушило – 2. Одновременно вентилятором - 4 подается вторичный воздух, забираемый из цеха и предварительно нагретый в теплообменник – 3 за счет тепла уходящих газов. В настоящее время применяются различные типы рекуператоров и регенераторов, устанавливаемых непосредственно за печами или сушильными установками. За печами, например, устанавливаются регенераторы с кирпичной насадкой и переключающиеся камерами. Средняя температура уходящих дымовых газов в печах составляет 500 - 1350˚С, в сушильных установках 150 - 450˚С. Охлажденные дымовые газы дымососом – 5 через дымовую трубу - 6 выбрасывается в атмосферу.
Для обеспечения необходимой температуры вторичного воздуха, поступающую в горелку, его в определенном соотношении смешивают со свежим воздухом, забираемым из цеха.
