Учебник - Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях (989625), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Меняя указанноерасстояние, можно устанавливать любую необходимую температуру парогазовой смеси. Расход топливана упаривание раствора при этом выше, чем в обычных аппаратах с погружными горелками, но с учетомзамещения внешних источников теплоты для горячего водоснабжения, отопления и вентиляции использование теплоты сгорания топлива оказывается более эффективным. Действительно,η=Q1 + Q2,B ⋅ Qрн59(10)где Q1- теплота растворения; Q2- теплота парогазовой смеси, израсходованная на получение горячейводы; B- расход топлива; Qрн – низшая теплота сгорания топлива.Схема установки приведена на рис.14.
Холодная вода, поступающая в водоподогреватель из обратнойлинии систем отопления, вентиляции или горячего водоснабжения, проходит сначала скруббернуючасть, где нагревается до 85…95 оС при непосредственном контакте с парогазовой смесью и затем - рекуперативную, в которой теплообмен осуществляется через теплопередающую стенку. Температура парогазовой смеси за рекуперативной зоной поддерживается на уровне, достаточном для предупрежденияконденсации пара, чтобы снизить опасность разрушения поверхности вследствие коррозии. Конденсация пара из парогазовой смеси происходит в скрубберной зоне.
Температура уходящих газов на выходеиз нее зависит от уровня температуры воды, поступающей в водоподогреватель, и может опускаться до35 °С. При этом эффективность использования теплоты топлива достигает 90-95 %.ВУГ2Т4ПГСР1h36Р2ГВС51ОВХВГВРис.14. Схема водогрейной установки1 – барботажно-струйный испаритель; 2 – горелка или топочное устройство; 3 – контактно-поверхностный водоподогреватель; 4 –скрубберная зона водоподогревателя; 5 – рекуперативная зона водоподогревателя; 6 – насос; Т – топливо; В – воздух; Р1 и Р2 –исходный и концентрированный растворы; ПГС- парогазовая смесь; УГ – уходящие газы; ХВ – холодная вода; ГВС – вода на горячее водоснабжение; ГВ – горячая вода в систему отопления и вентиляцииСпособы энергосбережения в ректификационных установкахРектификационные установки широко применяются при получении продуктов переработки нефти, в химической промышленности и в пищевых производствах (производство спирта).
Разделение жидких смесей является очень энергоемким процессом. По опытным данным нефтеперерабатывающие заводы напереработку нефти и производство нефтепродуктов потребляют в виде топлива, теплоты и электроэнергии 8-12% объема перерабатываемой нефти.В технологических схемах с ректификационными колоннами (см. рис.15) также возникает проблема использования низкопотенциальной теплоты. Вторичными энергетическими ресурсами в ректификационных установках являются теплота паров низкокипящих компонентов, уходящих из верхней части колонны, а также теплота кубового остатка.Расход теплоты на предварительный подогрев исходной смеси, поступающей на ректификацию, мал посравнению с тем количеством теплоты, которое отводится с охлаждающей водой из конденсаторафлегмы и конденсатора готового продукта.
Более того, для предварительного подогрева смеси вполнедостаточно теплоты конденсата греющего пара. В этих условиях важным способом экономии топливаявляется внешнее энергоиспользование. Например, на ликероводочных заводах встречаются схемы, вкоторых охлаждающая вода нагревается в конденсаторах флегмы и готового продукта до 65 °С и используется затем в моечных машинах, в системах горячего водоснабжения санитарно-технического назначения и др.60На горячееводоснабжение (ГВС)в моечные машиныGОВ2 tОВ2713GF tFGRtRGОВ22GW tWGK tKВ системыотопленияи вентиляции45D0h0Пар от ТЭЦ(котельной)GОВ1tОВ1GD tD6Из системыотопленияи вентиляции8Из системы ГВСот моечных машинРис.15. Схема ректификационной установки для регенерации органических растворителей1 – ректификационная колонна; 2 – куб; 3 – конденсатор флегмы; 4 – дефлегматор; 5 – конденсатор готового продукта; 6 – сборникготового продукта (дистиллята); 7 – водоподогреватель; 8 – насос циркуляционныйСхема ректификационной установки для регенерации растворов органических растворителей показанана рис.15.
Отработанный раствор в количестве GF при температуре tF поступает на разделение в колонну, куб которой обогревается паром. Расход пара D0, энтальпия h0. Пары летучих компонентов из колонны охлаждаются последовательно в конденсаторе флегмы 3 и конденсаторе готового продукта 5, междукоторыми установлен дефлегматор 4 для отделения жидкой фазы - флегмы в количестве GR, возвращаемой на орошение колонны. Дистиллят в количестве D при температуре tD направляется в сборныйбак 6 и возвращается в технологический цикл.Нагретая в конденсаторах флегмы и готового продукта вода направляется в систему горячего водоснабжения и обеспечивает работу моечных машин. Часть горячей воды, после дополнительного подогрева паром ТЭЦ или котельной в водоподогревателе 7 направляется в систему отопления.Уравнение теплового баланса установки можно представить в видеD0 (h0 − c к )η = GD ⋅ c D ⋅ tD − GF ⋅ c F ⋅ tF + G w ⋅ c w ⋅ t w ++ Gов ⋅ c ов ⋅ с ов (t ов2 − t ов1 ) +∑Q,(11)осгде tк – температура конденсата греющего пара; cк, cD, cF, cw, cов – удельные теплоемкости конденсатагреющего пара, дистиллята, исходной смеси, кубового остатка и охлаждающей воды; tов1 и tов2 – температуры охлаждающей воды до и после конденсаторов.
Так как Gов1 cов (tов−tов) = (GR+GD)(hп−hсм), где hсм –энтальпия и Gов2 cов (tов2−tов1)=GR(hп2−cD tD), понятно, что расход греющего пара тем больше, чем большефлегмовое число R=GR/GD. Обычно R = 3-4. Поэтому на получение 1 т дистиллята расходуется несколько тонн греющего пара, большая часть теплоты которого (до 85%) передается охлаждающей воде в конденсаторах.
Тепло этой воды часто сбрасывается в окружающую среду через градирню. Это тепло может быть полезно использовано либо напрямую для работы моечных машин и горячего водоснабжения,как это показано на рис.15, или после повышения его потенциала путем дополнительного подогрева либо с помощью теплового насоса. В этом случае теряется не более 15% теплоты через наружные поверхности аппаратов и трубопроводов.42121ВодаIIIII5I3I435ПарIIIIIIIIIII61аБВРис.16.
Принципиальные схемы разделения близкокипящих смесейа – обычная схема; б – схема с тепловым насосом на верхнем продукте; в – схема с тепловым насосом на нижнем продукте; I –разделяемая смесь; II – верхний продукт; III – нижний продукт; 1 – колонна; 2 – дефлегматор; 3 – рибойлер;4 – компрессор, 5 – дроссель.В тех установках, где подогрев куба колонны осуществляется паром с относительно низкой температурой, можно использовать для этой цели предварительно сжатые механическим компрессором или паровым эжектором пары, уходящие из верхней части колонны, т.е.
использовать схемы с тепловым насосом. Примеры применения таких схем приведены на рис.16 [5].7.1.2.Тепловая экономичность сушильных установок и приемы ее повышения.Тепловая сушка, являясь составной частью многих технологий, относится к числу наиболее энергоемкихтехнологий. По данным Комитета по сушке затраты топливно-энергетических ресурсов на сушку составляют около 12% всех затрат энергии в промышленности и сельском хозяйстве. Широкая распространенность процессов сушки и низкие (в среднем 30-35%) коэффициенты полезного использования энергии вних обуславливают актуальность энергосбережения в сушильных установках, что опосредованно скажется на снижении энергоемкости ВВП.Поскольку конвективные сушильные установки преобладают в общем парке обезвоживающих устройств(рис.1.), будем проблему энергосбережения рассматривать применительно к конвективной сушке, например, дисперсных материалов.кондуктивные4%прочие1%радиационные1%конвективные94%Рис.1.
Основные типы сушильных установок, используемых в России и странах СНГВ первом приближении технологические процессы, включающие конвективную тепловую сушку, можнопредставить состоящими из трех стадий: 1) подготовительной, на которой используют аппараты подготовки сушильного агента и сушимого материала; 2) основной, реализуемой при помощи сушильных (одной или нескольких) камер; 3) заключительной, в которую могут входить утилизация вторичных энергетических ресурсов, улавливание пыли и т.п.В соответствии с таким укрупненным представлением групп технологических процессов на каждой стадии существуют в зависимости от вида сушимого материала свои специфические способы повышениятепловой экономичности.Анализ литературных источников по теории, технике и технологии сушки позволяет назвать такие способы снижения удельных затрат на обезвоживание материала на подготовительной стадии, как предварительное нагревание, пенообразование, дробление, воздействие поверхностно-активного вещества(ПАВ), виброобработка, снижение энергии связи влаги со скелетом материала, совершенствование тепловых генераторов и др.На заключительной стадии снижение тепловых затрат достигается, в основном, за счет утилизации теплоты уходящих газов и высушенного материала.
Эта теплота с помощью рекуперативных, регенеративных или контактных теплообменников используется для нагрева воздуха, подаваемого в топочную камеру, теплофикационной или технологической воды, предварительного подогрева сушимого материала.Достаточно эффективна утилизация теплоты сушильного агента в контактных теплообменниках.Для классификации методов повышения тепловой экономичности собственно сушилок на базе анализафизической сущности происходящих в них процессов отметим вначале, что процесс сушки определяется статикой и кинетикой.62Под статикой сушки понимают материальный и тепловой балансы сушилки, которые позволяют определить расходы сушильного агента и теплоты, а также оценить тепловую экономичность сушилки.
Изменение во времени среднеинтегральных влагосодержания материала и его температуры называют кинетикой сушки. Знание последней позволяет определить продолжительность сушки и габариты установки.Габариты установки во многом определяют тепловые потери в окружающую среду, а, следовательно,тепловую экономичность сушилки. Таким образом, при анализе возможностей повышения тепловой экономичности следует учитывать факторы, влияющие на кинетику сушки.Процесс сушки в общем случае состоит из периода подогрева, I и II периодов сушки, интенсивность удаления влаги в которых зависит от различных факторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
