Тепловые вторичные энергоресурсы (ВЭР) и направления их использования

ВЭР представляют собой энергетический потенциал готовой продукции, а также образующихся в технологических и других установках побочных и промежуточных теплоносителей, которые не используются непосредственно в самих установках, но могут быть частично или полностью использоваться в других аппаратах или для вспомогательных нужд предприятий.

ВЭР делятся на горючие, тепловые и избыточного давления, но на предприятиях отрасли практическое значение имеют тепловые ВЭР. Их энергетический потенциал и перспективность использования определяются энтальпией, давлением и температурой.

Структура ВЭР определяется источниками их выхода, фазовым состоянием и термодинамическими параметрами. Тепловые ВЭР предприятий мясной и молочной промышленности можно классифицировать на следующие группы:

- пароконденсатная смесь, образующаяся при конденсации греющего пара в рекуперативных паропотребляющих аппаратах;

- уходящие дымовые газы, работающих на природном газе котельных установок;

- вторичные (соковые) пары выпарных установок;

- продукты сгорания жидкого или газообразного топлива, сжигаемого в технологических печах (опалочных печах для свиных туш, шерстных субпродуктов и др.);

- отработавший воздух сушильных установок и термических камер;

- сбросные горячие воды температурой свыше 60 ^оС;

- сбросные теплые воды температурой до 60 ^оС;

- низкотемпературные вентиляционные выбросы.

К тепловым ВЭР предприятий отрасли относятся охлаждающая вода конденсаторов и цилиндров холодильных компрессоров, а также компрессоров для получения сжатого воздуха.

К наиболее перспективным для использования ВЭР относятся пароконденсатная смесь, вторичные пары и продукты сгорания природного газа в котельных установках и технологических печах.

При разработке тепловых схем, в которых предусматривается возможность частичного использования энергетического потенциала ВЭР необходимо учитывать следующие факторы:

- массовый или объемный выход в час, смену, сутки, год;

- стабильность выхода в течение смены или суток;

- термодинамический потенциал (давление, температуру, энтальпию);

- концентрацию аппаратов – источников ВЭР в производственном корпусе или цехе;

- наличие потенциальных потребителей низкопотенциальной теплоты;

- согласованность сменных, суточных и годовых графиков выхода ВЭР и потребления утилизируемой теплоты;

- наличие выпускаемых промышленностью утилизационных теплообменников или возможность их изготовления собственными инженерными службами;

- наличие производственных площадей для устройства модернизируемой тепловой схемы;

- сохранение в качестве резервных теплообменников для выработки горячей воды или воздуха с использованием пара, получаемого из котельной;

- соблюдение требований СНиП, правил техники безопасности, охраны труда и других нормативно-технических документов, регламентирующих устройство и техническую эксплуатацию систем теплоснабжения;

- экономическую эффективность внедрения энергосберегающего проекта применительно к конкретным условиям эксплуатации системы теплоснабжения предприятия.

В данной курсовой работе представлена методика разработки нескольких вариантов тепловых схем для использования одного из перспективных ВЭР – пароконденсатной смеси.

Характеристики и термодинамические параметры пароконденсатной смеси представляются с помощью диаграммы hP водяного пара (приложение 1), фрагмент которой показан на рис. 1.

В реальных производственных условиях целесообразно определять параметры пара и пароконденсатной смеси с помощью теплотехнического аудита паропотребляющих аппаратов (рис. 2).

Рис. 1. Процесс образования пароконденсатной смеси:

1 – точка, характеризующая состояние подаваемого в теплоиспользующий аппарат греющего «глухого» пара; 2 – точка, характеризующая состояние пароконденсатной смеси на выходе из теплоиспользующего аппарата (пароконденсатная смесь представляет собой смесь конденсата и несконденсировавшегося «пролётного» пара); Р и Р* - соответственно давление пара на входе в аппарат и пароконденсатной смеси на выходе из аппарата, кПа; Х и Х_пп – соответственно степень сухости подаваемого в аппарат пара и доля «пролётного» пара в пароконденсатной смеси; h_x и h_пкс - соответственно энтальпия подаваемого пара и пароконденсатной смеси, кДж/кг: h_x = f(P, x) = h΄ + r ·x, где h΄ - энтальпия кипящей воды при давлении Р, кДж/кг; r – теплота парообразования при давлении Р, кДж/кг; h_пкс = f(P*, x_пп) = h΄^(х) + r* ·x_пп, где h΄^(х) – энтальпия кипящей воды при давлении Р*, кДж/кг; r* - теплота парообразования при давлении Р*, кДж/кг. Падение давления (Р-Р*), обусловленное гидравлическими сопротивлениями, принимается равным около 10 % от начального давления.

Рис. 2. Схема установки теплотехнических приборов для определения количества и параметров пара и пароконденсатной смеси в рекуперативном паропотребляющем аппарате:

1 – рекуперативный паропотребляющий аппарат; 2 – дроссельная диафрагма; 3 – расходомер пара; 4 и 5 – манометры для измерения давления пара на входе в аппарат и пароконденсатной смеси после аппарата; 6 – конденсатоотводчик; 7 – калориметрический прибор для определения энтальпии и степени сухости насыщенного пара