Баскаков А.П. (ред.) Теплотехника Энергоатомиздат, 1991 (947482), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Больше всего эксергии (56 об) теряется в котле, который с энергетической точки зрения выглядит вполне благополучно (потери 9;б). Как указывалось в э 6.1, химическую энергию, поступающую в паровой нотел топлива, принципиально можно полностью превратить в механическую (или электрическую). В процессе горения химнческан энергия практически полностью превращается в теплоту, а уже теплоту полностью превратить в работу невозможно. Таким образом, без потерь энергии в окружающую среду теряется работоспособность (эксергин).
Способы снижения эксергетических потерь для данного примера рассмотрены в $6,1 и 6.2. Вяеергия топлиоа Теплота толли Ва Я% 1/ В пое По(пери л'о тле ВВ% спие 1% 1% ЮВ% ЗВ% Рис 24.!. Энергетическая (а) и эксергетическая (б) диаграммы теплавай каиденсацианиай электрической станции (ТЭС) Следует иметь в виду, что окончательный выбор пути совершенствования любой технологии осуществляется на основе технико-зкономического сравнения различных вариантов 24.2.
(Ц:НОННЫ!' (.НО( ОБЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЗН!'Р<'ОС<<ГРЕ<пхиэ<ЦИХ << ХНОЛО! ИИ /оряэий Вол22ул' мгнп" галы Толли Воздух Рнс. 24.2. Схема нагревательной печи с реге- нерацией теплоты уходяших газов: ! -- рабочий абъем печи, 2 — нагреваемае детали, 3 -- ваздухпподогреэателы 4 — горелка Конкретные способы улучшения энергетических и эксергетических показателей для разных производств и процессов различны, но есть и общие приемы снижения энергозатрат. Наиболее распространенным и эф. фективным способом является регенерация энергии. Сущность регенерации заключается в передаче энергии от выходящих из агрегата потоков к входящим.
Например, многие крупные нагревательные и плавильные печи оборудованы теплообменниками, в которых воздушное дутье (а иногда и газообразное топливо) подогревается уходяшими газами (рис 24.2). Очень важно, что регенерация поэзо. ляет не проста утилизировать теплоту отходящих газов, но снижает расход топлива и, кроме того, улучшает работу самой печи, поскольку температура горе- ния при использовании подогретого воздуха возрастает. Улучшаются условия, а соответственно и полнота горения топлива, резко усилинвется теплообмен из.
лучением между потоком газа и нагрева. емыми изделиями. В ряде случаев регенерацию теплоты целесообразно испольэовать н на низкотемпературных потоках. Например, теплотой вентиляционных выбросов можно подогреть патон воздуха, подаваемого в помещение, уменьшив, таким образом, расход энергии на отопление, Весьма эффективно регенерировать и холод. Например, для пневмотранспорта цемента и в ряде других случаев требуется сухой воздух (без валиных па. роа). Осушку воздуха можно осуще- Влалелый да!дул силой ВЪзсуул Рис 24.3. Схема установки дли осушки каипрессорнаго иоэдуха. ! - еенлообиенник, 2. — конденсатор ихи ныиорн мнннтелн илнсн, 3 — холодильник нишини Рис.
24.4 Г)ринцип регенерации энергии избыточкого давления ствить за счет его охлаждения (рис 24.3), при этом влага сконденсируется или вымерзнет, если в вымораживателе ((0*С. Использование при этом теплообменника ! резко сокращает мощность холодильной машины 3 и расход энергии на ее привод. Регенерировать можно не только тепловую энергию, но и энергию избыточного давления. Например, если в реакционной камере ! (рис.
24.4) по условиям технологии необходимо избыточное давление, то исходные продукты 2 приходится сжимать компрессором 3, затрачивая на это электроэнергию. Однако часть этой энергии, а иногда даже больше энергии, чем затрачено (если, например, в реакторе ! увеличивается объем газов), можно вернуть (регенерировать) за счет расширения получающихся продуктов 4 в тур. бине 5.
Электромашина б при этом играет роль пускового двигателя, а также источника недостающей или потребителя избыточной мощности (а последнем случае электрамашина работает в режиме генератора). Хорошим примером использования энергии давления является тур- бина-расширитель, устанавливаемая за доменной печью для срабатывания избыточнога давления доменного газа. При. чем в этом случае удобнее всю вырабатываемую турбиной энергию превращать в электроэнергию с помощью генератора, а компрессоры, нагнетающие воздух в печь, приводить в движение от элек«роднигателей, т.
е осуществлять энергетическую связь через электрическую сеть. Регенерация теплоты наиболее эффективно работает совместно с принципом противотака, в соответствии с которым нагреваемые продукты или детали должны двигаться навстречу ахлаждаечым, от которых они получают энергию На рис. 24.2 специально допущена неточность и принцип противотака использован только в самой печи (гарячие газы и детали), а воздухаподогреватель взят с перекрестным движением сред.
Пративатачный теплообменник, как, например, изображенный ни рис. 24.3, позволил бы сильнее снизить температуру отходящих из печи газов, а следовательно, и в большей степени уменьшить потерю теплоты вместе с ними. В целом нужно стремиться, используя принципы регенерации и противотока, приблизить параметры всех выходящих потоков к параметрам входящих, уменьшая, таким образом, внешний подвод энергии. Как уже была показано, это не противоречит требованиям технологического процесса нагревать, охлаждать или сжимать среды или материалы на промежуточных стадиях. Создавая энергосберегающиее технологи и (ил и энерготехнолагии), как, впрочем, и любое безотходное производство, целесообразна подходить к нему комплексно, объединяя промежуточные этапы. Не надо забывать, что принятые оценки эффективности использования энергии а значительной мере отражают технический уровень сегодняшнего (а иногда и вчерашнего) дня.
Например, КПД печи для нагрева металла оцениаа. ется как отношение количества теплоты, воспринятой металлом, к теплоте сож. жеииаго топлива. Но в народном хозяйстве нагретый металл не нужен. И если, охладив его, использовать зту теплоту (такие установки имеются), та КПД пе- 205 чи по современным представлениям может оказаться выше 100 ",4. В ряде случаев вообще удается при лучшей организации производства исключить некоторые технологические процессы, в том числе и процессы нагрева. 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
