Теплові ВЕР.

Теплові ВЕР можуть використовуватись безпосередньо у вигляді теплоносія, або для комбінованого вироблення теплоти, холоду та електроенергії в утилізаційних установках.

На підприємствах машинобудування тепловими відходами є фізична теплота підходящих газів, теплота охолодження термічних печей, теплота відпрацьованої пари. Доменні гази мають теплоту згорання 4000 кДж/м³ і відносяться до горючих ВЕР, але оскільки їхній тиск більше атмосферного (0,3 МПа) вони можуть бути використані як ВЕР надлишкового тиску в газовій безкомпресорній турбіні для вироблення електроенергії, або для приводу повітродувок. При водяному охолодженні доменних печей та металоконструкцій можна одержувати значну кількість низь потенціальної теплоти (з температурою 15....20 ^оС). Метод випарного охолодження дозволяє виробити пару високого тиску (до 0,8 МПа) і використовувати її для тепло забезпечення. Температура підходящих газів повітронагрівачів доменних печей досягає 150...600 ^оС. Їхню теплоту можна використати для одержання пари, гарячої води, або для підігрівання доменного газу перед входом в утилізаційну турбіну.

На підприємствах чорної та кольорової промисловості до теплових ВЕР відносяться:

фізична теплота основної продукції і відходів виробництва,

теплота підходящих газів мартенівських печей,

теплота яка утворюється при охолодженні металургійних агрегатів.

Температура відходящих газів різних типів печей може досягати 600.....1200 ^оС, що дозволяє одержати пару високого тиску (4,5 МПа) і використовувати її для технологічних та енергетичних потреб. І навіть використавши частковий потенціал відходящих газів в котлі – утилізаторі їхня температура рівна 200..250 ^оС. Дані гази направляються для нагрівання води або для опалення (тобто для комунально-побутових потреб).

Перспективним є використання теплоти шлаків ( в кольоровій металургії) з температурою на виході до 1300 ^оС. При цьому шлаки виносять з собою 15...70% загальної теплоти.

В хімічній промисловості значна кількість теплових ВЕР утворюється при виробництві аміаку, мінеральних добрив, полімерних матеріалів - це такі як теплота димових газів, фізична теплота охолодження готової продукції, теплообмінних апаратів, випарних установок, теплота конденсації відпрацьованої пари.

Для підприємств нафтохімічної промисловості характерні такі види ВЕР: фізичної теплоти підходящих газів трубчатих печей та печей спалювання сірководню, установок регенерації каталізатора, теплоти охолоджуючої води.

Значні запаси теплоти містять в собі відходящі гази:

- печей обпалу колчедану –600...900 ^оС

- генератори технологічного газу – 250...110- ^оС

- трубчаті печі переробки нафти та мазуту – 400...600 ^оС

Перераховані гази направляються в котли-утилізатори для виробництва технологічної та енергетичної пари.

В котлах-утилізаторах відбувається не тільки процес отримання пари, але і процес охолодження проміжних продуктів виробництва аміаку, сірчистого та нітрозних газів, азотної кислоти.

В промисловості будівельних матеріалів теплові ВЕР утворюються при обпалі цементного клінкеру та керамічних виробів, виробництві скла, цегли, вапна, теплоізоляційних матеріалів. До них можна віднести фізичну теплоту підходящих газів різних печей ( обертових – 500...1100 ^оС, тунельних, шахтних – 100...120 ^оС, скловарних – 500...900 ^оС), теплота яка втрачається через товщину скловарної печі, теплота охолодження печей, кінцевого продукту, фізична теплота відпрацьованого теплоносія, яка одержується при сушінні і обпалі виробів.

ВЕР є також і на гідро - та тепло – електростанціях у вигляді тепловиділення електрогенераторів, теплоти нагрітої води після охолодження (з нею може втрачатися до 50% теплоти палива), димових газів паротурбінних установок.

Лекція 14

Оцінка економічної ефективності використання ВЕР.

Вихід теплових ВЕР, розрахунок доцільності їх використання.

Вихід теплових ВЕР розраховують або питомих показниках на одиницю продукції основного виробництва. або на одиницю витрати сировини:

q_вих^пит=m^пит Dh q_вих^пит=m^год Dh

m^пит питома кількість енергоносія у вигляді тведих(кг). рідких (т), газоподібних (М³) продуктів;

m^год годинна витрата енергоносія;

Dh перепад ентальпій для теплових ВЕР

Величини m^пит m^год визначаються на основі розрахунку матеріального балансу агрегату теплових ВЕР.

Перепад ентальпій розраховують в загальному

Dh=c₁t₁-c₀t₀

c₁t₁ - температура та теплоємкість твердих рідких та газоподібних енергоносіїв на виході з агрегату (джерела ВЕР);

c₀t₀ - на виході для енергоносія при 0⁰С і відповідно теплоємкості (кДж/м³К).

Сг=1,34 + 0,000166t

Спов=1,30 + 0,000109t

Необхідно враховувати також і графік виходу ВЕР , який може бути нерівномірним тому приймають до уваги три показники:

а) максимальний;

б) мінімальний;

в) середній.

Вихід ВЕР в натуральних одиницях можна порахувати:

Q_вих=q^питM10^-9

Q_вих=q^годM10^-9t

M - випуск основної продукції (або витрата сировини, палива) за місяць, віднесено до питомого або годинного виходу ВЕР;

t - число годин роботи агрегату - джерела ВЕР в період дослідження.

При плануванні використання теплових ВЕР необхідно враховувати не тільки вихід, але і можливості їх використання. Якщо ВЕР використовуються безпосередньо в незмінному вигляді тоді:

можливе використання ВЕР буде рівне різниці між виходом ВЕР та їх втратами.

Якщо ж теплові ВЕР перетворюються в другий вид, тоді можливе використання ВЕР рівне можливій кількості виробленої енергії в утилізаційній установці.

Таким чином кількість використаних теплових ВЕР завжди менше кількості їх продуктивності в утилізаційній установці:

Q_вик/Q_утил=s

s < 1 - коефіцієнт використання одержаної в утилізаційній установці теплоти.

Можливе вироблення теплоти в утилізаційній установці за рахунок ВЕР:

де відповідно маса енергоносія на вході і виході з утилізаційної установки;

ентальпія енергоносія на вході і виході;

b - коефіцієнт, який враховує невідповідність режиму роботи в часі основного агрегату і утилізаційної установки;

z - втрати теплоти в навколишнє середовище.

Тому для вироблення:

тепла:

холоду:

електроенергії:

Е – питоме вироблення електроенергії на одиницю одержаної теплоти (кВт год/Дж);

q_T – питома витрата теплоти Дж/кВт год.

Лекція 15

Вибір оптимального варіанту використання ВЕР. Вихід ВЕР

ВИКОРИСТАННЯ ТЕПЛОТИ ВІДПРАЦЬОВАНОЇ ТА ВТОРИННОЇ ПАРИ

Значні запаси енергії відпрацьованої пари можна оцінити за такими параметрами6

- тиск – 0,2-0,3 МПа;

- ентальпія – 2510-2720 кДж/кг.