Теплотехника Учебн.для вузов. Под ред. А.П.Баскакова. М. (1013707), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Например, начинает практиковаться термообработка непосредственно с прокатного нагрева вместо традиционного двойногп нагрева перел прокатной и перед термообработкой, осушествляе. май обычно в дру~ом цехе. Естественно, что во время транспортировки из цеха в цех прокат остывает н его вновь приходится нагревать, 24.2. УТИЛИЗАЦИЯ ВТОРИЧНЫХ (!101(Р(НЫХ) ЭНО( ГОР!:.ОУРООВ ! и 41 ) Если в данном производстве за счет регенерации не удается полностью использовать всю энергию, нужно попытаться не сбрасывать ее в окружающую срелу, а продать эти ненужные вторичные (побочные) для данного производства энергоресурсы другим по. требителям либо организовать у себя специальное производство, потребляющее эту энергию.
Такой подход не дает экономии топлива в самом технологическом процессе, но может существенно улучшать экономические показатели производства за счет средств, полученных от реализации ВЭР. Главная трудность при решении про. блемы утилизации ВЭР обычно состоит в поиске потребителя. Приходится анализировать уже не тольно свое производство, но и в первую очередь сопутсгвую. шие, а иногда н совершенно не связанные. Нередко для утилизации ВЭР создают тепличные хозяйства, рыбоводные пруды и т. д. Способ утилизации ВЭР выбирают в зависимости от требований по. требителя и вида вторичной энергии.
Если на производстве имеются горючие отходы — топливные ВЭР, то использование их обычно не представляет тру. да. Так, доменный и коксовый газы металлургического комбината сжигаются в топках паровых котлов вместе с другими видами топлива. В крайнем случае, если не удается сжечь топливные ВЭР в обычных топках, создают специальные, 20б например топки с кипящим слоем (см. гл.
17) для сжигания высокозольных твердых остатков углеобогатительных фабрик. За счет ВЭР избыточного давления в расширительных турбинах обычно получают электроэнергию (как на рис. 24.4). Наибольшую долю составляют тепловые ВЭР. Часто, говоря о ВЭР, только их и имеют в виду. В 1985 г. в СССР было утилизировано около 0,7 ° 1О" Дж таких ВЭР— примерно половина того количества, которое считается экономически целесообразно использовать в настоящее время.
В целом же тепловых ВЭР много больше. Тепловые ВЭР газовых потоков с высокой температурой ( ) 400 'С) и средней (100 †4 'С) обычно используются для производства пара или подогрева воды с помощью паровых илн водогрейных котлов-утилизаторов (см $19.5).
Водогрейные котлы-утилизаторы предназначены для подогрева воды, идущей на теплафикацию жилых и промышленных зданий. Конструктивно они представляют собой систему труб, через которые прокачивается сетевая вода, поэтому не. редко водогрейные котлы.утилизаторы называют утилизационными экономайзерами. Широкое распространение в настоящее время получили системы испарительного охлаждения элементов высокотемпературных печей. В печах многие элементы приходится делать иэ металла — прежде всего это несущие и поддерживающие балки, на них ложится большая нагрузив, которую не выдержат огнеупорные материалы. Практически невозможно делать из огнеупоров и подвижные элементы, особенно те, которые должны герметично закрываться, например завалочные окна, шиберы, перекрывающие проходное сечение газоходов, и т.
д. Но металлы могут работать только при умеренных температурах до 400— 600 'С, а температура в печи много выше. Поэтому металлические элементы пе. чей делают полыми н внутри ннх циркулирует охлаждающая вода. Для исключения образования накипи н загрязнений внутри охлаждаемых элементов вода должна быть специально подготовленной. Г я(а<чала<а еааы Рис 24.5. Унрошенная схема котле-утилизетора с системой испарительного охлеждения: 1 — питнтельиый несос. й — ноннино ькононейнер. 3 — исннрительнея нонеркиость «осле; 4 — барабян ко~не, б . оклежлееные елененты неки; б— ниркулянионный несся, 7 — ннрооеретрееетель Кроме того, эту воду нужно охлаждать или сбрасывать. И в том и в другом случае происходит загрязнение окружаюшей среды. Все эти иедостатни исключаются, если в охлаждаемые элементы печи подают воду иэ контура циркуляции парового котла-утилизатора (рис. 24.5). Охлаждаемые элементы печи здесь выполняют роль испарительной поверхности, в которой теплота уже не сбрасывается в окружаюшую среду, а идет на выработку пара.
Питание котлов осушествляется химически очишенной водой, поэтому накипи и загрязнений внутри охлаждаемых элементов не образуется н срок нх службы в 1,5 — 3 раза больше, чем при охлаждении необработанной проточной водой, Система испарительного охлаждения может работать и как самостоятельный паровой котел, но мошность его будет слишком малой.
При комплексном подходе к утилизации теплоты от газов и охлаждаемых элементов конструкции печи значительно сокращаются затраты на вспомогательное оборудование, комму. пинании, обслуживание и т. д. В ряде случаев удается использовать теплоту раскаленных твердых продуктов. На многих металлургических комбинатах сейчас работают установки охлаждения (технологн говорит «сухого тушенияе) кокса (УСТК), в которых охлаждается кокс с температурой свыше 1000'С, выгружаемый нз коксовых батарей. Особая сложность этой установки состоит в том, что кокс — горючий материал. Поэтому для его охлаждения используют инертный азот, а всю установку герметизируют, по-возможности предотвращая утеч. ки азота. Раскаленный кокс в специальных аа.
гонах быстро (поскольку иа воздухе он горит) транспортируется от коксовой батареи и загружается в герметичную форнамеру ! (Рис 24.6), затем поступает в камеру тушения 2, в которой он снизу вверх продувается инертным газом. За счет постепенной выгрузки снизу кокс плотным слоем движется сверху вниз противотоком к охлаждаюшему газу. В результате кокс охлаждается от 1000 в 1050 'С до 200 †2 '(:, а газ нагревается от 180 †2 'С до 750 †8 'С. Через специальные отверстия 3 и пылео.
садительную камеру 4 газы попадают в котел-утилизатор 5. В нем за счет охлаждения 1 т кокса получают примерно 0,5 т пара достаточно высоких параметров р=(3,9 —;4,0) МПа и 1=(440 —: 450) 'С. После котла-утилизатора охлажденный газ еше раз очишают от пыли в циклоне 5 и вентилятором 7 вновь направляют в камеру тушения под специальный рассекатель для равномерного распределения по сечению камеры. Сухой способ охлаждения по сравнению с традиционным, когда раскаленный Горячий тсатса Рнс.
24.6. Схема установки сухого тушения кокса 207 горящий кокс действительно «тушат», поливая водой, позволяет не только получить дополнительную энергию (утилизировать ВЭР), но и повышает качество кокса, уменьшает его потери за счет выгорания в процессе тушения, исключав~ расход воды, а главков — позволяет избежать загрязнения атмосферы паром и коксовой пылью.
Аналогичные схемь! утилизации теплоты других твердых всгцеств можно использовать только при достаточно большой производительности, иначе зто будет экономически невыгодно по причинам, указанным выше. Производительность УСТК по коксу составляет 50— 56 т/ч.
Наиболее сложно найти применение ннзкопотенциальным тепловым ВЭР (4( !00'С). В последнее время их все шире используют для отопления и нондиционироваиия промышленных и жилых зданий, применяют тепловые насосы для повышения температурного потенци. нла или для получения холода. Непосредственно используют такие ВЭР только на отопление близко расположенных теплиц или рыбоаодных хозяйств.
Очень остроумное решение для использования низкопотенциальной теплоты отходящих газов даже в бытовых условиях было найдено Ф Нансеном для кухонного аппарата, который он в !895 г. применял но время своего похода к Северному полюсу. После обогре. ва сосуда для варки пищи (ргш. 24.7) дымовые газы направлялись в дополнительные газоходы, где отдавали свою теплоту таящему снегу.
КПД этого аппарата превышал 90 огю в то время как у обычных газовых плит он менее 50%. В промышленных условиях охлаждение дымовых газов до температур ниже !00'С весьма затруднительно прежде всего из-за конденсации водяных паров. Холодные стенки труб, по которым цир. нулирует нагреваемая среда, запотевают и подвергаются интенсивной коррозии. Конденсация водяных паров имела место и в агрегате, изображенном на рис 24.7, но ввиду уникальности назначения его можно было изготовить из дорогостоящих материалов, не боящихся коррозии, кроме того, действовал он периодически и не долго Дагмвдьгг газы Рис.
24 7. Кухонный аппарат Фритьофа Нан. сена: / — плоский сьсуа для льда н снега 7 — крышка с отверстием, 3 -- наружный колпак; 4 — сосуд аля варки пищи, б — «пльнеьбрааная ем«пега для таяния льда н снега; б — поде~анка длн кельне. образной енкпстн, 7 — гаэокерпсннпаан горелка примус» Промышленные подогреватели воздуха для исключения коррозии также иногда изготавливают из некорродирую. шихся стеклянных труб. Если нет вибрации, такие ~рубы работают достаточно долго.
Для подогрева воды иизкотемпературными газами (! - !00'С) начинают использовать контактные экономайзеры, представляющие собой обычные смссительные теплообменники типа градирни (см. рис, !3.2). В них происходит нагрев воды за счет теплоты контактирующих с ней газов. Поверхность контакта ка. пель воды с газом большая, и теплообменник получается компактный и дешевый по сравнению с рекуперативным (трубчатым), но вода насыщается вредными веществами, содержащимися в дымовых газах.
В ряде случаев это допустимо, например, для воды, идущей в систему химводоподготовки в котельных или на ТЭС. Если загрязнение воды недопустимо, то ставят еще один теплообменник, в котором «грязная» вода отдает теплоту «чистой» и возвращается в контактный экономайзер.
Змеевики, по которым циркулирует «чистая» вода, можно установить и внутри контактного экономайзера вместо насадки. Контрольные вопросы 24 !. Почему выгоднее испольэовать ВЭР на нужды производства, чем на отопленнеу 24.2 Можно ли с помощью рскуперативного теплообчеииика осуществить регенерацию теплоты или длн этого пригоден тольно регенеративный теплообменникй 24.3.