4. Вторичные энергоресуl= 8;сы

4.1 Классификаm= 4;ия вторичных э = 85;ергоресурс&#= 1086;в

При употребленl= 0;и энергии и материалов = 74; технологичk= 7;ских процессах, н= 072; вспомогатеl= 3;ьные нужды или в сфере услуг потенциал э = 85;ергоносите&#= 1083;ей используетl= 9;я не полность= 02;. Та часть энергии, которая прямо или косвенно не используетl= 9;я как полезна= 03; для выпуска готовой продукции или услуг, называется энергетичеl= 9;кими отходами. Общие энерг = 77;тические отходы равн = 99; разности ме = 78;ду энергией, поступающеl= 1; в технологичk= 7;ский аппарат, и полезно используемl= 6;й энергией.

= Общие энергетичеl= 9;кие отходы разделяют н = 72; три вида:

• неизбежные потери в технологичk= 7;ском агрегате ил = 80; установке;

• энергетичеl= 9;кие отходы внутреннегl= 6; использоваl= 5;ия, которые возвращаютl= 9;я обратно в технологичk= 7;ский агрегат (установку) за счет регенерациl= 0; или рециркуляцl= 0;и и в результа= 090;е этого сокращают количество подведенноl= 1; первичной энергии при неизменной величине поступлениn= 3; энергии в технологичk= 7;ский агрегат;

• энергетичеl= 9;кие отходы внешнего использоваl= 5;ия, представляn= 2;щие собой вторичные э = 85;ергетическ&#= 1080;е ресурсы (= 042;ЭР),

-энергет= ;ический потенциал отходов продукции, побочных и промежуточl= 5;ых отходов, образующихl= 9;я в технологичk= 7;ских установках (системах), который не используетl= 9;я в самой установке, н= 086; может быть частично ил = 80; полностью использоваl= 5; для энергоснабk= 8;ения других установок.

Техноло= гический агрегат или установка, являющаяся источником отходов энергии, которую можно использоваm= 0;ь как полезну= 02;, называется агрегатом - источником или установкой R= 12; источником ВЭР.

Выработl= 2;а энергоносиm= 0;елей (водяного па= 088;а, горячей или охлажденноl= 1; воды, электроэнеl= 8;гии, механическl= 6;й работы) за счет снижения энергетичеl= 9;кого потенциала носителя ВЭР осуществляk= 7;тся в утилизациоl= 5;ной установке.

Эне&= #1088;гетический потенциал отходов и продукции классифициl= 8;уется по запасу энергии в виде химически связанной теплоты (гор= 102;чие ВЭР), физической = 90;еплоты (тепловые ВЭР), потенциальl= 5;ой энергии избыточногl= 6; давления (ВЭР избыточногl= 6; давления). Потенциал горючих = 42;ЭР характеризm= 1;ется низшей теплотой сгорания Q_n , тепловых - перепадом энтальпий h, избыточногl= 6; давления — работой = 80;зоэнтропно&#= 1075;о расширения L. Во всех случаях единицей измерения энергетичеl= 9;кого потенциала является кДж/кг, или кД&= #1078;/м³.

ВЭР могут применятьсn= 3; по следующи = 84; направлениn= 3;м:

• топl= 3;ивному - с использоваl= 5;ием не пригодны = 93; к дальнейше = 81; переработкk= 7; горючих отходов в качестве топлива;

• тепl= 3;овому (холодильно = 84;у) - с использоваl= 5;ием теплоты отх = 86;дящих газов печей = 080; котлов, теплоты осн = 86;вной, промежуточl= 5;ой и побочной продукции, отработаннl= 6;й теплоты горячих вод = 99;, пара и воздуха и ВЭР избыточногl= 6; давления;

• силl= 6;вому - с использоваl= 5;ием механическl= 6;й и электриче = 89;кой энергии, вырабатываk= 7;мой за счет В= 069;Р;

• комk= 3;инированно= 084;у - для производстk= 4;а теплоты (холода), электричесl= 2;ой или механическl= 6;й энергии.

4.2 Основные показатели использоваl= 5;ия вторичных энергоресуl= 8;сов

При разработке предложениl= 1; и проектов п= 086; утилизации энергетичеl= 9;ких отходов необходимо = 79;нать выход ВЭ = 56;. Различают удельный и общий выход ВЭР.

Удельны= й выход ВЭ = 56; рассчитываn= 2;т или в единиц= 091; времени (1ч) работы агрегата - источника ВЭР, или в показателяm= 3; на единицу продукции.

Удельныl= 1; выход гоl= 8;ючих ВЭР опр = 77;деляется по формуле

     &nbs= p; q^Г=3DmQ_n_{=
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;}(4.1)

где m - удельное количество энергоносиm= 0;еля в виде твердых, жид= 082;их или газообразнm= 9;х продуктов, кг(м³)/ед. продукции или кг(м³)/ч. = &nb= sp; = &nb= sp;

Удельныl= 1; выход теl= 7;ловых ВЭР определяетl= 9;я по соотношениn= 2;

= qT= =3Dmh=3Dm(c_p1t₁-cp2t₂) = &nb= sp; = = &nb= sp; = (4.2)

где t1 - температур= 072; энергоносиm= 0;еля на выходе из &#= 1072;грегата -источнl= 0;ка ВЭР, &de= g;С; с_р1 - теплоемкосm= 0;ь энергоносиm= 0;еля при темпера = 90;уре t₁ (кДж/кг или кДж/м³); t₂ - температурk= 2; энергоносиm= 0;еля, поступающеk= 5;о на следующу= 02; стадию технологичk= 7;ского процесса после утили = 79;ационной установки, или температурk= 2; окружающей среды, с_р2 -теплоемкос = 90;ь энергоносиm= 0;еля при темпера = 90;уре t₂.

Удельны= й выход ВЭ = 56; избыточногl= 6; давления рассчитываk= 7;тся по формуле

= q^И=3DmL = &nb= sp; = &nb= sp; = &nb= sp; = &nb= sp; (4.3)

где L - работа изоэнтропиl= 1;ного расширения энергоносиm= 0;еля, кДж/кг.

Общий выход ВЭ = 56; за рассматривk= 2;емый период времени (сутки, месяц, квартал, год) определяют исходя из уд= 077;льного или часовог = 86;

= Q_B=3Dq_y<= /span>_бП = &nb= sp; = &nb= sp; = &nb= sp; = &nb= sp; (4.4а)<= /i>

или

        =    Q_П==3Dq_ЧТ        =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =                  (4.4б)

где q_уд - удельный выход ВЭ = 56;, кДж/ед. продукции; П - выпуск основной продукции или расход сырья, топлива, к которым отнесен q_УД за рассматривk= 2;емый период, ед. продукции; q₄ — часовой выход ВЭ = 56;, кДж/ч; Т= — время работ = 99; агрегата — источника ВЭР за рассматривk= 2;емый период, ч.

Тол&= #1100;ко часть энергии из общего выхода В = 69;Р может быть использоваl= 5;а как полезна= 03;. Поэтому для оценки реального потенциала, пригодного = 82; использоваl= 5;ию, рассчитываn= 2;т возможную выработку энергии за счет ВЭР. Возмо&= #1078;ная выработка теплоты в утилизациоl= 5;ной установке з = 72; счет ВЭР для нагрева энергоносиm= 0;елей пара или гор= 103;чей воды за рассматривk= 2;емый период врем = 77;ни

        = Q_T=3DmП(h₁-h₂)B(1-X)        =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =

        =         =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =             &nb= sp;     (4.5)

где hi - энтальпия энергоносиm= 0;еля на выходе из технологичk= 7;ского агрегата — источника ВЭР, кДж/к<= span class=3DGramE>г(м ); h₂ - энтальпиn= 3; энергоносиm= 0;еля при температурk= 7; t₂ н= а выходе из утилизациоl= 5;ной установки, кДж/кг(м³); B - коэффициенm= 0;, учитывающиl= 1; несоответсm= 0;вие режима и числа часов работы утилизациоl= 5;ной установки и агрегата - источника ВЭР (B изменяется = 74; пределах от 0,7 до 1,0); X= - коэффициен= 090; потерь энергии в окружающую среду утилизациоl= 5;ной установкой = 80; на тракте между агрегатом -источником ВЭР и утилизациоl= 5;ной установкой (X принимает значения от 0,02 до 0,05).

Возможнm= 1;ю выработку теплоты в утилизациоl= 5;ной установке можно также определить = 87;о формуле

        =     Q_Т=3DQ_BF_y<= span lang=3DEN-US>         =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =             &nb= sp;   (4.6)

где F_y- КПД утилизациоl= 5;ной установки.

Теплота, выработаннk= 2;я в утилизациоl= 5;ной установке, может использоваm= 0;ься не полность= 02;, что характеризm= 1;ется коэффициенm= 0;ом использоваl= 5;ия выработаннl= 6;й теплоты

        =     S=3DQ_И/<= span lang=3DEN-US style=3D'mso-ansi-language:EN-US'>Q_T_{=
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;}(4.7)

где Q_И — использоваl= 5;ная теплота (s мож= ет изменяться от 0,5 до 0,9).

Возможн= ая выработка электроэнеl= 8;гии в утилизаци = 86;нной турбине за счет избыточногl= 6; давления определяетl= 9;я выражением

        =    W=3DПmLF_OTF_MF_Г        =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =         (4.8)

гk= 6;е F_{ОТ -
относительl=
5;ый
внутренний
КПД турбины; F_М
-
механическl=
0;й
КПД турбины; F_г - КПД
электрогенk=
7;ратора.}

При использоваl= 5;ии горючих ВЭР достигаетсn= 3; экономия замещаемогl= 6; топлива

        =    B=3D0,0342Q_{ИF_ВЭР.F₃,
т.у.т.        =
            &nb=
sp;
        =
            &nb=
sp;            =
          (4.9)}

где Q_И — использоваl= 5;ные горючие = 42;ЭР за рассматривk= 2;емый период, ГДж;

0,0342 - численное значение коэффициенm= 0;а для перевод = 72; 1 ГДж в тонну условного топлива;

F= _вэр и F₃ - КП = 44; утилизациоl= 5;ной установки, работающей на горючих ВЭР, и установки, работающей на замещаемом топливе (F₃ принимает значения от 0,8 до 0,92).

При использоваl= 5;ии тепловых= ; ВЭР экономия топлива равна

        =    B=3D0,0342b₃Q_{И        =
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;
        =
            &nb=
sp;            =
            &nb=
sp;            =}(4.10)

где b₃=3D0= ,0342/F= _з ~ удельный расход условного топлива, т/кДж, на выработку теплоты в замещаемой котельной установке.

При выработке н = 72; утилизациоl= 5;ной установке электроэнеl= 8;гии или механич = 77;ской работы экономия топлива В определяетl= 9;я выра= жением

        =         B=3Db₃QИ        =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =             &nb= sp;            =              (4.11)

На основе результатоk= 4; расчета экономии топлива за счет использоваl= 5;ия ВЭР определяетl= 9;я степень утилизации вторичных энергоресуl= 8;сов на предприятиl= 0;.

4.3 Определениk= 7; объемов выхода и использоваl= 5;ия вторичных энергоресуl= 8;сов

Гор&= #1102;чие ВЭР. = 50; горючим ВЭР относятся образующиеl= 9;я в процессе п= 088;оизводства основной продукции газообразнm= 9;е, твердые или жидкие отходы, которые обл = 72;дают химической энергией и могут быть использоваl= 5;ы в качестве топлива. Источником горючих ВЭР являются лесная и деревообраk= 3;атывающая промышленнl= 6;сть, химическая промышленнl= 6;сть, сельское и коммунальнl= 6;е хозяйство.

        =     К горючим = 42;ЭР относятся:

• древесные отходы;

• отходы гидролизноk= 5;о производстk= 4;а;

• отходы целлюлозно- = 73;умажной промышленнl= 6;сти;

• отходы от производстk= 4;а аммиака, = 082;апролактам&= #1072;;

• сельскохозn= 3;йственные отходы (соло= 084;а и ботва растений);

• городской мусор.

В настоящее время большое внимание уделяется утилизации твердых древесных отходов, лигнина, отходов сельскохозn= 3;йственного производстk= 4;а и т.п. В лесной и деревообр = 72;батывающей промышленнl= 6;сти приблизитеl= 3;ьно половина заготавливk= 2;емой древесины идет в отход= 099;. Одной из первостепеl= 5;ных задач является их утилизация путем сжигания с целью получ = 77;ния теплоты.

Древесн= ые отходы делятся l= 5;а несколько типов:

• лесосечные отходы (н= 077;одревеснев&= #1096;ие молодые побеги, хвоя, листья);

• стволо = 74;ая древесина, кора и древесная гниль.

Древеси= на по своему составу включает та = 82;ие же компоненты, что и твердо= 077; топливо, за и&#= 1089;ключением серы. Особенностn= 0;ю древесных отходов некоторых производстk= 4; является повышенная влажность. Отходы лесозаготоk= 4;ительных предприятиl= 1; имеют влажность 45—55= %. При этом вла= 078;ность коры достигает 80 %. Отходы деревообраk= 3;атывающего и мебельног = 86; производстk= 4;а имеют влажность 10-20 %. Древесина имеет больш = 86;й выход летучих веществ, что благоприятl= 9;твует, несмотря на повышенную влажность, устойчивомm= 1; процессу горения.

Мелкие древесные отходы различаютсn= 3; также по гранулометl= 8;ическому составу:

• древесная пыль с частицами менее 0,5 мм;<= /p>
• опилки - менее 5-6 мм, щепа после рубильных машин - менее <= st1:metricconverter st=3D"on" ProductID=3D"30 мм">30 мм;

• крупна= 03; щепа с размерами частиц боле = 77; 30 мм.

Гранулоl= 4;етрический состав определяют = 87;росеивание&#= 1084; через сито.

Спо&= #1089;обы сжигания древесных отходов зав = 80;сят от гранулометl= 8;ического состава и вл= 072;жности. Древесную пыль без включения абразивных частиц сжигают факельно-ви = 93;ревым способом, пр= 080; наличии абр = 72;зивных частиц - в циклонных топках. Боле= 077; крупные отходы эффективно сжигать в слоевых топках с «кипящим» или плотным слоем. = 55;ервичная переработкk= 2; местных древесных отходов мож = 77;т включать изготовленl= 0;е брикетов, чт= 086; позволяет сжигать их в топках с плотным сло = 77;м. Процесс сжигания древесных отходов (рис. 4= .1) включает предваритеl= 3;ьную сортировку = 80; сушку. Сжигание проводится = 74; топке с «кип= 103;щим» слоем с частичной рециркуляцl= 0;ей дымовых газов. Это обеспечиваk= 7;т полное сгор = 72;ние топлива, выносимого = 89; отходящими газами. Сжигание производитl= 9;я с целью получения т = 77;плоты и передачи е= 077; энергоносиm= 0;елю - пару или горячей вод = 77;, которые могут непосредстk= 4;енно направлятьl= 9;я потребителn= 2;. Теплота может также преобразовm= 9;ваться в электриче = 89;тво с помощью паровой или газовой тур = 73;ины.

Рисунок 4.1. Схема использоваl= 5;ия древесных о = 90;ходов для получения энергии.

В настоящее время в Германии, Финляндии, Ш= 074;еции и других странах на основе отходов лес = 85;ой и деревообраk= 3;атывающей промышленнl= 6;сти, включающих остатки лесосечных отходов, стружки и от= 093;одов фрезерно-от = 88;езных станков, изготавливk= 2;ются гранулы (= 087;иллеты). Древесные гранулы по сравнению с исходным сырьем, которое используетl= 9;я самостоятеl= 3;ьно в виде топлива, имеют более низкую влаж = 85;ость, высокую плотность (р принимает значения от 1100 до 1300 кг/м³) и теплоту сгорания (19 МДж/кг). Их длина равна 20-= 50, а диаметр - 4-10 мм. Древесные гранулы в отличие от обычной дре = 74;есины становятся конкурентоl= 9;пособными наряду с другими видами твердого, жидкого и газообразнl= 6;го топлива. Их выгодно пер = 77;возить на большие расстояния, они занимаю = 90; меньше мест = 72; при хранени = 80;. Технология изготовленl= 0;я гранул включает крупное дробление, сушку, мелко= 077; дробление, прессованиk= 7;, охлаждение, сортировку, расфасовку. При изготовленl= 0;и гранул никакие добавки не используютl= 9;я, так как в качестве связующих выступают естественнm= 9;е смолы, лигнин. Для сушки в качестве ис = 90;очника энергии используютl= 9;я некондициоl= 5;ные отходы посл = 77; сортировки гранул. Для п&#= 1088;оизводства гранул требуется 3 % энергии от и= 093; потенциала. Данный вид топлива может сжига = 90;ься в котлах с механизироk= 4;анной или ручной п= 086;дачей.

Таким образом, горючие = 42;ЭР позволяют замещать первичное топливо, кот= 086;рое Беларусь закупает за рубежом, и тем самым увеличиваюm= 0; производстk= 4;о энергии за счет собственныm= 3; энергоресуl= 8;сов.

Теп&= #1083;овые ВЭР. К тепловым ВЭР относится физическая теплота отходящих г = 72;зов котельных установок и промышленнm= 9;х печей, основной ил = 80; промежуточl= 5;ой продукции, других отходов основного производстk= 4;а, а также теплота рабочих тел, пара и горяч= 077;й воды, отработавшl= 0;х в технологичk= 7;ских и энергетич = 77;ских агрегатах. Для утилизации тепловых ВЭР используют теплообменl= 5;ики, котлы-утили = 79;аторы или тепловы = 77; агенты. Рекуперациn= 3; теплоты отработаннm= 9;х технологичk= 7;ских потоков в теплообменl= 5;иках может проходить ч = 77;рез разделяющуn= 2; их поверхностn= 0; или при непо= 089;редственно&= #1084; контакте. Тепловые ВЭР могут поступать в виде концентрирl= 6;ванных потоков теплоты или = 074; виде теплот = 99;, рассеиваемl= 6;й в окружающу= 02; среду. В промышленнl= 6;сти концентрирl= 6;ванные потоки составляют 41 %, а рассеиваемk= 2;я теплота — 59 %. Концентрирl= 6;ванные потоки включают теплоту уходящих дымовых газ = 86;в печей и котлов, сточных вод технологичk= 7;ских установок и жилищно-ком = 84;унального сектора. = 58;епловые ВЭР делятся на высокотемпk= 7;ратурные (с температу= 088;ой носителя выше 500 °С), среднетемпk= 7;ратурные (при температурk= 2;х от 150 до 500 °С) и низкотемпеl= 8;атурные (при температурk= 2;х ниже 150 °С). При использоваl= 5;ии установок, систем, аппа= 088;атов небольшой мощности потоки теплоты, отв= 086;димые от них, составляют небольшую в = 77;личину и рассредотоm= 5;ены в пространстk= 4;е, что затрудняет их утилизац = 80;ю из-за низкой рентабельнl= 6;сти.

Рас&= #1089;мотрим некоторые способы и устройства для утилизации тепловых ВЭР. Применение энергетичеl= 9;ких отходов для = 074;нутреннего использоваl= 5;ия рассматривk= 2;лось ранее при изучении работы парового ко = 90;ла, где за счет рекуперациl= 0; теплоты отх = 86;дящих газов проводится подогрев пи = 90;ательной воды в экономайзеl= 8;е и окислител= 03; воздуха в воздухоподl= 6;гревателе. Имеются и другие возможностl= 0; внутреннегl= 6; использоваl= 5;ия энергетичеl= 9;ких отходов. Теплота уходящих дымовых газов используетl= 9;я как для внутреннегl= 6;, так и для внешнего потреблениn= 3;. При внутрен = 85;ем потреблениl= 0; энергоот = 93;одов в печах и котлах осуществляk= 7;тся подогрев во = 79;духа, подаваемогl= 6; на горение. В котлах допо = 83;нительно может подогреватn= 0;ся питательнаn= 3; вода. При внешнем использоваl= 5;ии нагревают теплоноситk= 7;ль или сырье. Нагрев рабочей среды проводится = 74; регенератиk= 4;ных, рекуператиk= 4;ных или смесите = 83;ьных (контактных) аппаратах. Регенератиk= 4;ные аппараты по принципу действия являются периодичесl= 2;ими. Через неподвижныk= 7; насадки потоки дымовых газов и нагр= 077;ваемой среды проходят попеременнl= 6; путем переключенl= 0;я направлениn= 3; их течения (рис. 4.2). Реализуемыl= 1; уровень температур = 74; регенератоl= 8;ах с керамичес = 82;ими насадками составляk= 7;т 1700°С. Недостаткоl= 4; этих аппаратов является снижение за цикл температурm= 9; нагреваемоl= 1; среды на 10-15 %. Они пригодн = 99; для маловязких = 80; чистых сред.

Рисунок 4.2. Схема регенератоl= 8;а с неподвижн = 86;й насадкой (1)

Рекупер= ативные подогреватk= 7;ли выполняютсn= 3; из металла, поэтому уровень рабочих тем = 87;ератур снижается д = 86; 700-800 °С по сравнени= 02; с регенератоl= 8;ами. Преимущестk= 4;о их заключаетсn= 3; в постоянст = 74;е параметров рабочих сре = 76;, что обеспечиваk= 7;т стабильносm= 0;ь технологичk= 7;ского процесса. Рассмотрим простейший рекуператоl= 8; (рис. 4.3, а). Передача теплоты от дымовых газов к нагр= 077;ваемой среде осуществляk= 7;тся через разде = 83;яющую поверхностn= 0;, которая может иметь различноk= 7; конструктиk= 4;ное исполнение. = 042; нашем случа = 77; это кольцевой к = 72;нал, который связан с раздающим и сборным кол = 83;екторами.

При утилизации низкотемпеl= 8;атурных дымовых газов целесообраk= 9;но использоваm= 0;ь контактный теплообменl= 5;ик с активной оросительнl= 6;й насадкой дл= 03; повышения интенсивноl= 9;ти теплообменk= 2; (рис. 4.3, б). С помощью данного устройства можно получ = 72;ть горячую вод = 91; 50-70 °С, что позволяет проводить сжигание топлива с учетом высшей теплоты сгорания и тем самым добиваться дополни тельного энергосберk= 7;гающего

Рисунок 4.3. Радиационнm= 9;й рекуператоl= 8; кольцевой (а) и контактны = 81; теплообменl= 5;ик с активной насадкой (б): 1 – раздающий коллектор, 2 – корпус, 3 – поверхностn= 0; нагрева, 4 – тепловая изоляция, 5 – коллектор, 6 система оро = 96;ения, 7 – активная насадка, 8 – сепарационl= 5;ое устройство, 9 – насос системы орошения.

эффекта. Достоинствl= 6;м аппарата являются не = 73;ольшие габариты и масса, достигаемыk= 7; за счет интенсификk= 2;ции теплообменk= 2; при орошени = 80; пучка труб промежуточl= 5;ым теплоноситk= 7;лем в жидкой фазе, подогретым непосредстk= 4;енным соприкосноk= 4;ением с дымовыми газами. Это также дает косвенный энергосберk= 7;гающий эффект за счет экономии металла. Кроме того, в данном аппарате происходит очистка дым = 86;вых газов. Энергетичеl= 9;кий эффект от ут= 080;лизации теплоты дополняетсn= 3; экологичесl= 2;им эффектом уменьшения отрицательl= 5;ого воздействиn= 3; на окружающую среду.

При внешнем использоваl= 5;ии теплоты отходящих газов промышленнm= 9;х печей применяютсn= 3; паровые или водогрейныk= 7; котлы-утили = 79;аторы. В отличие от энергетичеl= 9;ких котлов их поверхностl= 0; нагрева располагаюm= 0;ся не в топке, а по тракту отходящих газов. Конст= 088;укция котла-утили = 79;атора включает: эк= 086;номайзер, барабан-сеп = 72;ратор, испаритель = 80;

<= !--[if gte vml 1]> <= sub>

Рисунок 4.4. Схема котла утилизаторk= 2;:

1 –пароперегl= 8;еватель, 2 –испарителn= 0;ные пакеты, 3 – барабан – сепаратор, 4 – экономайзеl= 8;.

пароперk= 7;греватель. Циркуляция воды через испаритель осуществляk= 7;тся с помощью на= 089;оса или естественнl= 6;й конвекцией (рис. 4.4). Принци= 087; работы котлов-утил = 80;заторов идентичен котлам котельных установок.

        =         Посл&= #1077; тепловой обработки в печи матери = 72;лы или детали могут иметь высокую тем = 87;ературу и располагатn= 0; значительнm= 9;м запасом физической теплоты. Есл= 080; сыпучие мат = 77;риалы пропустить через контактный аппарат или заготовки конечных размеров че = 88;ез промежуточl= 5;ую камеру, то теплоту можно передать газообразнl= 6;му или жидкому теплоноситk= 7;лю и использов = 72;ть для других процессов с пониженной температурl= 6;й. Примером может служить схема утилизации (= 090;еплоты при производстk= 4;е цементного клинкера (рис. 4.5). Холодный воздух с помощью вентиляторk= 2; 5 проходит через охладитель = 82;линкера 4, нагреваетсn= 3; до 275—525 °= С и подается н= 072; горение в обжиговую печь 3. За счет этого достигает-

Рис. 4.5. Схема установки для утилиза = 94;ии теплоты при производстk= 4;е клинкера

ся экономия топлива. Уходящие дымовые газ = 99; проходят очистку в аппарате 2 и с помощью тягового устройства 1 удаляются в атмосферу. Пылевидные частицы клинкера смешиваютсn= 3; с готовой продукцией.

        =       В химическом производстk= 4;е готовой продукции могут появляться = 72;грессивные жидкости, например пр = 80; производстk= 4;е серной, фосф= 086;рной и других кислот. Дальнейшее использоваl= 5;ие теплоты от этих сред с помощью про = 84;ежуточного теплоноситk= 7;ля позволяет утилизировk= 2;ть сбросную теплоту. В нижнем ярус = 77; теплообменl= 5;ика-утилиза&#= 1090;ора (рис. 4.6) распол = 72;гается трубчатая поверхностn= 0; теплообменk= 2; с агрессивн = 86;й жидкостью, о= 090; которой теплота пер = 77;дается теплоноситk= 7;лю с низкой температурl= 6;й кипения. Такими теплоноситk= 7;лями могут быть холодильныk= 7; агенты или вода. Промеж= 091;точный теплоноситk= 7;ль испаряется, = 080; пар, омывая верхнюю поверхностn= 0; теплообменk= 2;, конденсируk= 7;тся, отдавая теплоту конечному теплоноситk= 7;лю - воде. При такой схеме утилизации = 90;еплоты исключаетсn= 3; попадание вредных вещ = 77;ств в конечный теплоноситk= 7;ль.

Рис. 4.6. Теплообменl= 5;ик с промежуточl= 5;ым теплоноситk= 7;лем

С целью соблюдения санитарно-г = 80;гиенически&#= 1093; норм на всех производстk= 4;ах функционирm= 1;ют системы приточно-вы = 90;яжной вентиляции, = 095;то приводит к дополнителn= 0;ным потерям эне = 88;гии. Потери можн = 86; уменьшить, регенерируn= 3; теплоту удаляемого воздуха (рис. 4= .7). В отличие от конструкциl= 0; ранее рассмотренl= 5;ого высокотемпk= 7;ратурного регенератоl= 8;а с неподвижн = 86;й насадкой в данном аппарате используютl= 9;я или подвижная насадка (рис. 4= .7, б), или теплов&= #1099;е трубы (рис. 4.7, в). В первом случае теплый удал= 03;емый воздух, омывая вращающуюсn= 3; насадку, отдает ей теплоту, а холодный отбирает те = 87;лоту, нагреваетсn= 3; и поступает = 074; помещение, что позволяет снизить потреблениk= 7; энергии калорифероl= 4;. Во втором случае тепловые трубы также размещаютсn= 3; во входном устройстве воздуховодl= 6;в. При этом в нижней част = 80; располагаюm= 0;ся испарительl= 5;ые участки тепловых труб, а в верхней - участки конденсациl= 0;. Прототипом тепловой трубы является термосифон, представляn= 2;щий собой вертикальнm= 9;й или наклонный цилиндр с рабочей жидкостью, которая сосредоточk= 7;на в

Рис. 4.7. Схема утили = 79;атора теплоты вытяжного воздуха (а) с регенератиk= 4;ной вращающей насадкой (б) и тепловыми трубами (в) и схемы термосифонk= 2; (г) и тепловой трубы (д).<= /p>

нижней части (рис. 4.7, г). Термосифон работоспосl= 6;бен в гравитациоl= 5;ном поле. С его помощью мож = 85;о передавать = 90;еплоту от одной среды к другой. В нашем случа = 77; от нагретог = 86; вытяжного воздуха теплота подводится = 82; нижней част = 80; термосифонk= 2;, где жидкост= 00; в процессе кипения испаряется, = 072; пар, аккумулироk= 4;ав теплоту, поднимаетсn= 3; вверх. Верхняя часть термосифонk= 2; омывается п = 88;иточным воздухом. Па= 088; конденсируk= 7;тся, выделяя теплоту, которая передается холодному воздуху. Конденсат под действием силы тяжест = 80; стекает по стенке цилиндра в виде жидкой пленки. Плотность передаваемm= 9;х потоков с помощью термосифонk= 2; в несколько раз выше, чем через обычную стенку рекуператиk= 4;ного теплообменl= 5;ика, из-за роста эффективноl= 1; теплопровоk= 6;ности. Недостаткоl= 4; термосифонk= 2; является то, что его ориентация должна быть близкой к вертикали и тепловой поток имеет одно направлениk= 7; - снизу вверх. Этот недост = 72;ток преодолен в тепловых трубах.

Теп&= #1083;овые трубы дополнителn= 0;но содержат см = 72;чиваемые капилляры (рис. 4.7, д), в которых жидкость независимо от их ориент= 072;ции перемещаетl= 9;я за счет силы поверхностl= 5;ого натяжения. В остальноl= 4; принцип работы тепловых труб подобе = 85; принципу работы термосифонk= 2;, с той лишь разницей, чт= 086; они могут иметь произвольнm= 1;ю ориентацию. Поэтому сфера использоваl= 5;ия тепловых труб весьма широка как в земных условиях, та= 082; и в невесомостl= 0;. Потоки теплоты, пер= 077;даваемые тепловой трубой, выше на два-три по&#= 1088;ядка по сравнени= 02; с таким теплопровоk= 6;ным материалом, как медь. Практическk= 2;я реализация больших потоков зависит от интенсивноl= 9;ти внешнего теплообменk= 2; в средах с подводом и отводом теплоты. В нашем случа = 77; для интенси = 92;икации теплообменk= 2; со стороны в= 086;здуха тепловые трубы снабжены оребрением.

Кро&= #1084;е рассмотренl= 5;ых способов утилизации теплоты вентиляциоl= 5;ных выбросов широко используютl= 9;я и рекуператиk= 4;ные теплообменl= 5;ики. В утилизациоl= 5;ных теплообменl= 5;иках степень регенерациl= 0; теплоты вытяжного воздуха может достигать 70 % , что позволяет почти вдвое сократить расходы топлива на отопление.

При использоваl= 5;ии теплообменl= 5;иков необходимо уделять особое внимание со = 89;тоянию их поверхностl= 0;. Образованиk= 7; отложений приводит к росту термическоk= 5;о сопротивлеl= 5;ия, и эффективноl= 9;ть утилизации тепловых ВЭР ухудшается. Кроме того, из-за отложений возрастают потери давления, а следователn= 0;но, и мощность н= 072; прокачку ра = 73;очего вещества. Этот недостаток преодолеваk= 7;тся периодичесl= 2;ой чисткой поверхностk= 7;й теплообменk= 2;.

&= #1042;ЭР избыточногl= 6; давления. ВЭР избыточногl= 6; давления могут быть использоваl= 5;ы для производстk= 4;а механическl= 6;й работы, теплоты или холода. В первом случае для преобразовk= 2;ния используетl= 9;я турбина, соп= 088;яженная на одном вал= 091; с электричесl= 2;им генератороl= 4;. Во втором случае энергия изб = 99;точного давления может быть также преобразовk= 2;на в теплоту ил= 080; холод в соответствl= 0;и с эффектом Ранка.

Для примера рассмотрим использоваl= 5;ие ВЭР избыточногl= 6; давления в системах распределеl= 5;ия природного газа. В магистральl= 5;ых трубопровоk= 6;ах газ транспортиl= 8;уется под давлени = 77;м 4,5-6,5 МПа. Затем на газораспреk= 6;елительных станциях (ГРС) давление снижается д = 86; 1,2 МПа. У конечных по = 90;ребителей на газор = 77;дуцирующих пунктах (= 043;РП) давление уменьшаетсn= 3; до более низких знач = 77;ний, соответствm= 1;ющих технологичk= 7;ским требованияl= 4;. В обоих случ= 072;ях снижение давления происходит без соверше = 85;ия работы, т.е. имеют место непроизводl= 0;тельные потери энергии. Эту энергию мож = 85;о использоваm= 0;ь для производстk= 4;а электричесm= 0;ва, установив газотурбl= 0;нную расширителn= 0;ную станцию (= 043;ТРС), а ГРП использоваm= 0;ь как резервн = 91;ю систему. Схема ГТ = 56;С, которая может быть использоваl= 5;а в системах газоснабжеl= 5;ия ТЭЦ, дана на рис. 4.8. Для пре = 76;отвращения выпадения конденсата на лопатках турбины газ перед подачей в турбину под = 86;гревается.

Комбини= рование энергетичеl= 9;ких и технологи = 95;еских процессов. В настоящее время — это одно из напр= 072;влений повышения эффективноl= 9;ти использоваl= 5;ия топлива как источника энергии и сырья. Например, энерготехнl= 6;логическое комбинировk= 2;ние

Рис. 4.8. Утилизация энергии избыточногl= 6; давления в системе распределеl= 5;ия природнl= 6;гогаза

Рис. 4.9. Схема энерготехнl= 6;логических процессов при использоваl= 5;ии природного газа.

при использоваl= 5;ии природного газа позвол= 03;ет подвергать его глубоко = 81; переработкk= 7; с получение = 84; ацетилена и этилена, теплоты и электричесl= 2;ой энергии (рис. 4= .9).

Другим примером энерготехн&#= 1086;логии является повышение эффективноl= 9;ти использоваl= 5;ия топлива в промышленнl= 6;й энергетике. Экономии энергии можно достичь путем термо = 93;имической регенерациl= 0; теплоты отх = 86;дящих газов промышленнm= 9;х печей при ко= 085;версии природного газа в среде своих продуктов сгорания (рис. 4.10).

В печи 2 после сжигания топлива часть тепло = 90;ы передается технологичk= 7;скому продукту, который выходит с температурl= 6;й. Другая част= 00; теплоты удаляется с отходящими газами при температурk= 7; tor и представляk= 7;т собой энерг = 77;тические отходы. Част= 100; теплоты отх = 86;дящих газов расходуетсn= 3; в воздухоподl= 6;гревателе 3 на предваритеl= 3;ьный подогрев ат = 84;осферного воздуха, подаваемогl= 6; на горение. За счет этог= 086; достигаетсn= 3; уменьшение = 87;отребления топлива. При этом температурk= 2; уходящих газов, поступающиm= 3; в атмосферу, понижается. Вторая часть отработаннl= 6;й теплоты (расходуетс= 03; в реакторе н= 072; эндотермичk= 7;ское разложение природного газа (метана).<= /span> Затем выделяется = 74; топке при сжигании ко = 85;вертирован&#= 1085;ого газа, что также ведет = 082; уменьшению потреблениn= 3; топлива.

Рис. 4.10. Химическая генерация теплоты при конверсии топлива в среде продуктов сгорания

Рассмот= ренные техническиk= 7; методы утил = 80;зации горючих, тепловых и избыточногl= 6; давления вторичных энергетичеl= 9;ких ресурсов не исчерпываюm= 0; все случаи, встречающиk= 7;ся на практике. Однако они отражают об = 97;ие подходы и принципы использоваl= 5;ия этих ресурсов.

Во-первы = 93;, прежде чем использоваm= 0;ь ВЭР, необходимо знать, каким= 080; их видами мы располагаеl= 4;.

Во-вторы= ;х, необходимо обладать информациеl= 1; об объемах выхода В = 69;Р и о возможно= 081; экономии топлива за счет их испо= 083;ьзования.

В-третьи= ;х, реальные техническиk= 7; утилизациоl= 5;ные устройства могут отличаться лишь констр = 91;кцией и некоторым = 80; особенностn= 3;ми их работы.

4. Вторичные энергоресуl= 8;сы

4.1 Классификаm= 4;ия вторичных энергоресуl= 8;сов.

4.2 Основные показатели = 80;спользован&#= 1080;я вторичных энергоресуl= 8;сов.

4.3 Определениk= 7; объемов выхода и использоваl= 5;ия вторичных энергоресуl= 8;сов.

4.1 Классификаm= 4;ия вторичных э = 85;ергоресурс&#= 1086;в

4.2 Основные показатели использоваl= 5;ия вторичных энергоресуl= 8;сов

4.3 Определениk= 7; объемов выхода и использоваl= 5;ия вторичных энергоресуl= 8;сов