Использование тепловых ВЭР

Классификация и основные направления использования ВЭР

По виду энергии ВЭР подразделяются на три группы:

• горючие (или топливные);
• тепловые;
• ВЭР избыточного давления.

К горючим ВЭР относятся горючие отходы технологических процессов химической и термохимической переработки углекислого и углеводородного сырья, побочные горючие газы плавильных печей (доменных, коксовых, ферросплавных, конвертерных и т.д.), непригодных для дальнейшей переработки, отходы деревообработки, щелока целлюлозно-бумажного производства; демонтированные и непригодные для дальнейшего использования горючие и конструктивные элементы зданий и сооружений и т.д.

Тепловые ВЭР - это физическая теплота различных газов, выходящих из технологических агрегатов; физическая теплота основной, побочной и промежуточной продукции и отходов основного производства (например, раскаленный кокс, горячий агломерат, расплавленные шлаки и др.), физическая теплота рабочих тел, отработавших в технологических установках и системах их принудительного охлаждения.

ВЭР избыточного давления называют потенциальную энергию газов и жидкостей, покидающих технологические агрегаты с давлением выше атмосферного, которое необходимо снижать перед последней ступенью использования или при выбросе в атмосферу (например, избыточное давление доменного газа, используемое в специальных турбинах). Сюда же относится избыточная кинематическая энергия.

Определяющим признаком ВЭР является их не транспортабельность, т.е. необходимость использования на месте получения. При анализе следует учитывать не выход ВЭР, а возможное их использование предприятием. При непосредственном использовании ВЭР без изменения вида энергоносителя их возможное использование равно выходу за вычетом неизбежных потерь. Если ВЭР используется с преобразованием энергоносителя в утилизационной установке, то возможное их использование равно возможной выработке энергии с учетом потерь.

Различают четыре основных направления использования ВЭР:

• топливное (горючие компоненты применяются непосредственно в качестве топлива);
• тепловое (использование теплоты или холода, вырабатываемых за счет ВЭР, соответственно в утилизационных установках или в абсорбционных холодильных установках, а также использование теплоты получаемой непосредственно в качестве ВЭР);
• силовое (использование электрической и механической энергии, вырабатываемой за счет ВЭР на утилизационных установках);
• комбинированное (использование теплоты и электрической энергии, одновременно вырабатываемых на утилизационных установках).

Экономия топлива зависит от направления использования ВЭР и схем топлива и энергоиспользования предприятий.

При тепловом использовании ВЭР экономия топлива ΔВ_эк(т/год) рассчитывается по формулам (10.1) и (10.2):

При выработке теплоты (9.1)

при выработке холода (9.2)

где b₃ - удельный расход топлива на выработку теплоты на замещающей установке, т/Гкал, причем

(0,143 - коэффициент перевода 1 Гкал а тонну условного топлива;

η₃ - кпд замещающей энергетической установки);

Q_т - выработка теплоты в утилизационной установке, Гкал/год;

Q_и - использование ВЭР в установке, Гкал/год;

σ - коэффициент использования выработанных ВЭР, о.е.;

Q_х - выработка холода за счет ВЭР;

ε - холодный коэффициент.

При силовом направлении использования ВЭР

(9.3)

где W - выработка электрической и механической энергии на утилизационной установке за счет ВЭР, млн.кВтч/год;

b₃ - удельный расход топлива на выработку теплоты на замещающей установке (энергосистеме), т/кВтч.

При комбинированном использовании ВЭР

(9.4)

где η_ВЭР - кпд топливо использующего агрегата при работе на горючих ВЭР;

η_т - то же при работе на первичном топливе.

Возможная выработка теплоты в виде пара или горячей воды в утилизационной установке за счет тепловых ВЭР определяется в общем случае выражением (9.5):

(9.5)

где G₁ и G₂ - количество энергоносителя соответственно на входе в утилизационную установку и на выходе из нее, кг;

h₁ и h₂ - энтальпии энергоносителя соответственно на выходе из технологического агрегата - источника ВЭР и на выходе из утилизационной установки, кДж/кг;

β_y - коэффициент несоответствия режима числа часов работы утилизационной установки и источника ВЭР;

ξ _y - коэффициент потерь теплоты утилизационной установки в окружающую среду.

В сфере промышленного производства процессы теплоиспользования занимают ведущее место. Так высокотемпературные системы, основным технологическим звеном которых являются промышленные печи, по уровню прямого потребления органического топлива конкурируют с производством тепловой и электрической энергии на ТЭЦ. Они отличаются крайне низким коэффициентом полезного действия (часто не превышающим 25-35%) и одновременно исключительно большими потенциальными возможностями достижения высокой экономии энергетических ресурсов.

Наибольшими тепловыми ВЭР располагают предприятия черной и цветной металлургии, химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, промышленности строительных материалов, газовой промышленности, тяжелого машиностроения и некоторых других отраслей народного хозяйства.