Применение абсорбционных бромисто-литиевых холодильных машин и тепловых насосов

Теплоту охлаждающей воды компрессорных установок можно утилизировать с помощью абсорбционных бромисто-литиевых агрегатов, работающих в режимах холодильной машины или теплового насоса [21].

В первом случае нагретая в компрессорных установках вода с температурой около 40ºС используется для нагрева в генераторе АБХМ (абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины) бинарного раствора, состоящего из абсорбента и рабочего тела. В испарителе АБХМ происходит охлаждение хладоагента примерно от 20 до 7 ºС. Отводимая теплота сбрасывается в конденсаторе при температуре около 30 ºС. При этом тепловой (точнее – холодильный) коэффициент, определяемый отношением холодильной мощности машины к теплоте, подведенной в генератор, равен 0,6 – 0,7.

Вхолодный период года абсорбционные машины можно эксплуатировать в режиме теплового насоса. Для этого охлаждающая вода компрессорных установок с температурой около 40 ºС подводится к испарителям абсорбционных установок, от конденсаторов которых отводится теплота при более высокой температуре, которая может быть использована для отопления, горячего водоснабжения и других целей. К генераторам в этом случае теплота подводится от котельных. Коэффициент преобразования абсорбционных бромисто-литиевых тепловых насосов (отношение полученной в конденсаторе теплоты к затраченной в генераторе) достигает значений 1,4 – 1,5, что приводит к экономии первичной энергии (топлива) около 20 % по сравнению с котельными.

Утилизация теплоты сжатия, отводимой от компрессорных установок, дает возможность повысить эффективность работы системы воздухоснабжения. Обоснование этому утверждению дает анализ эксергетического баланса системы воздухоснабжения (рис. 34), характерный для промышленных потребителей.

Основными потерями системы воздухоснабжения являются:

–электромеханические и внутренние потери в компрессоре, определяемые его КПД;

–потери в системе охлаждения;

–потери в системе регулирования при работе компрессора на частичных нагрузках;

–суммарные гидравлические потери в трубопроводах и вспомогательных элементах;

–потери, связанные с утечкой воздуха через неплотности.

Так как потери в элементах системы могут варьироваться в широких пределах, то потребитель получает не более 50 % энергии на входе в компрессор (энергии привода) .

При использовании теплоты сжатия эксергетический КПД системывозрастает и оценивается по выражению [25]:

, (76)

где – эксергия утилизируемой теплоты;

–эксергия сжатого воздуха, направляемого потребителю;

–мощность компрессора.

5.5. Использование вторичных энергетических ресурсов для производства сжатого воздуха

Вторичные энергетические ресурсы (тепловые, горючие, избыточного давления) могут быть использованы на промышленных предприятиях для производства сжатого воздуха. Такое решение характерно для производств химического, нефтехимического и металлургического профиля, где одновременно существуют вторичные энергоресурсы и потребность в сжатом воздухе. При этом, как правило, территориально рядом расположен источник вторичных энергоресурсов и потребитель сжатого воздуха.

Использование тепловых вторичных энергоресурсов для производства сжатого воздуха на технологические нужды осуществляется по следующей схеме: источник ВЭР, котел–утилизатор, паровая турбина для привода турбокомпрессора и компрессор. Примером может служить схема использования вторичных энергоресурсов для получения сжатого воздуха в крупнотоннажном производстве нитрила акриловой кислоты (рис. 35).

Рис. 35. Схема использования тепловых вторичных энергоресурсов в производстве нитрила акриловой кислоты: I – пропилен; II – воздух; III – продукты реакции; IV – питательная вода; V – пар; 1 – устройство для очистки атмосферного воздуха; 2 – противодавленческая турбина; 3 – воздушный турбокомпрессор; 4 – реактор; 5 – сепаратор пара; 6 – испаритель в реакторе; 7 – пароперегреватель в реакторе

Основной процесс окислительного аммонолиза пропилена протекает в реакторе на катализаторе, находящемся в псевдоожиженном состоянии. Оптимальные температурные условия экзотермического процесса обеспечиваются встроенной в реактор системой теплосъема, состоящей из испарительных и пароперегревательных змеевиков. Получающийся в системе перегретый пар давлением 4 МПа используется в паровой турбине с противодавлением для привода воздушного компрессора.

Горючие вторичные энергоресурсы химических и нефтехимических производств эффективно могут быть использованы для комплексной выработки сжатого воздуха и тепловой энергии на базе газотурбинных установок (рис. 36).

Например, абгазы производства нитрила акриловой кислоты сжимаются в компрессоре 3 с приводом от газовой турбины 1 и направляются последовательно в регенератор теплоты 6, на катализатор 5 и далее в газовую турбину 1. Продукты сгорания из газовой турбины поступают в регенератор 6 и котел–утилизатор 7, где отдают соответственно теплоту абгазам и питательной воде. Газовая турбина 1 приводит в действие также воздушный компрессор 2. Основная часть воздуха из компрессора передается потребителю, а часть смешивается с абгазами для окисления на катализаторе горючих компонентов. Для пуска газотурбинной установки предусматривается камера сгорания 4 и ввод дополнительного топлива III.

Рис. 36. Схема использования горючих вторичных энергоресурсов в производстве нитрила акриловой кислоты: I – абгазы; II – воздух; III – дополнительное топливо; IV – сжатый воздух; V – отработавшие газы; VI – питательная вода; VII – пар; 1 – газовая турбина; 2 – воздушный компрессор; 3 – компрессор абгазов; 4 – камера сгорания; 5 – катализатор; 6 – регенератор; 7 – котел–утилизатор