Вторичные энергоресурсы Классификация вэр
Под ВЭР подразумевают энергетический потенциал продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах, который не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других агрегатов.
Все ВЭР разделяются на 3 основные группы:
Горючие (топливные) ВЭР — горючие газы плавильных печей, горючие отходы процессов химической и термохимической переработки углеродистого или углеводородного сырья (степень использования 90-95%).
Тепловые ВЭР — физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов, физическая теплота основной и побочной продукции. Теплота рабочих тел системы принудительного охлаждения технологических агрегатов, теплота горячей воды и пара, отработавших в технологических и силовых установках.
ВЭР избыточного давления — потенциальная энергия газов и жидкостей, покидающих технологические агрегаты с избыточным давлением, которую необходимо снижать перед последующей ступенью использования этих газов и жидкостей или выбросом их в атмосферу.
Методы использования тепловых ВЭР
Использование тепловых ВЭР возможно по трем направлениям:
внутреннее регенеративное теплоиспользование, которое характеризуется возвратом теплоты отходящих потоков (их части) для проведения основного технологического процесса; достигаетсяподогревом компонентов горения, предварительным нагревом исходного технологического сырья;
внешнее теплоиспользование, при котором используется теплота отходящих потоков (их часть) для внешних целей, не связанных с процессами в основном технологическом агрегате; теплоту отходящих потоков производства, т.е. ВЭР, используют для организации какого-то нового технологического процесса или для получения энергетической продукции — водяного пара, горячей воды или другого теплоносителя;
комбинированное теплоиспользование, когда теплоту отходящих потоков используют как для внутреннего регенеративного, так и для внешнего теплоиспользования.
При внутреннем регенеративном использовании тепловых ВЭР достигается соответствующая экономия топлива в технологической установке. При внешнем теплоиспользовании экономия топлива имеет место в других установках. Подогрев компонентов горения при регенеративном теплоиспользовании наряду с экономией топлива приводит и к повышению технологической эффективности процесса.
Установки для внутреннего теплоиспользования
Регенеративное теплоиспользование позволяет не просто утилизировать теплоту отходящих потоков (например, газов, рис.1), но снижает расход топлива и, кроме того, улучшает работу основной технологической (например, печи) или энергетической (например котельной) установки.
Работа технологической печи улучшают повышением температуры горения при использовании подогретого воздуха, что, в свою очередь, повышает полноту горения топлива и интенсифицирует процесс теплообмена между потоком газа и нагреваемой средой.
В некоторых случаях регенерацию теплоты целесообразно использовать и на низкотемпературных потоках. Например, с помощью вентиляционных выбросов подогревают поток воздуха, подаваемого в помещение, уменьшив, таким образом, расход энергии на отопление.
Во многих случаях возможности технологического (внутреннего) теплоиспользования ограничены. Поэтому, если в данном производстве за счет регенерации не удается полностью использовать всю энергию, то нужно попытаться найти других потребителей этой энергии. Главная трудность при решении этой проблемы обычно состоит в том, чтобы найти потребителя. Приходиться анализировать уже не только свое производство, но и другие.
Рисунок 18.1 - Схема нагревательной печи с регенерацией теплоты уходящих газов:
1 — горелка; 2 — рабочий объем печи;3 — нагреваемые детали;
4 — воздухонагреватель.
Горючие ВЭР (например, доменный и коксовый газы металлургического комбината, жирный газ нефтепереработки) сжигаются в топках котлов, печей вместе с другими видами топлива.
За счет ВЭР избыточного давления в турбинах обычно получают электроэнергию.
Из всех ВЭР наибольшую долю составляют тепловые.
Тепловые ВЭР газовых потоков с высокой (> 400 °С) и средней (100—400 °С) температурой обычно используют для производства пара и горячей воды с помощью паровых или водогрейных котлов-утилизаторов.
Широко распространены в настоящее время системы испарительного охлаждения элементов высокотемпературных печей. В печах многие элементы приходится делать из металла — прежде всего это несущие и поддерживающие балки.
Но металлы могут работать только при умеренных температурах до 400—600 °С, а температура в печи намного выше. Поэтому металлические элементы печей делают полыми и внутри них циркулирует охлаждающая вода.
Охлаждаемые элементы печи здесь выполняют роль испарительной поверхности, в которой теплота уже не сбрасывается в окружающую среду, а идет на выработку пара.