Регенераторы

Регенераторы - это установки, использующие теплоту отходящих газов для нагрева одного из двух компонентов горения или для специальной эндотермической подготовки топлива; в первом случае процесс будет называться физической, а во втором химической регенерацией.

Регенераторы - это разновидность теплообменников, принцип действия которых основан на передаче теплоты поочередным соприкосновением холодного и горячего теплоносителя с одними и теми же поверхностями аппарата.

Регенератор (от лат. regenero — вновь произвожу) в теплотехнике, теплообменник, в котором передача теплоты осуществляется путём поочерёдного соприкосновения теплоносителей с одними и теми же поверхностями аппарата. Во время соприкосновения с «горячим» теплоносителем стенки регенератора нагреваются, с «холодным» — охлаждаются, нагревая его.

Регенератор с периодическим переключением теплоносителей состоит из нескольких камер, заполненных кирпичной кладкой (насадкой), в камеры поочерёдно поступают горячие дымовые газы и нагреваемые воздух или газообразное топливо. В регенераторе с непрерывным переключением теплоносителей либо насадка поочерёдно входит в зону омывания теплоносителями, либо насадка неподвижна, а вращаются воздушные патрубки, размещенные внутри газовых коробов регенератора с периодическим переключением теплоносителей обеспечивают подогрев воздуха до 1000—1200 °С, с непрерывным — до 400 °С, однако последние значительно компактнее и дешевле.

Из регенераторов наибольшее применение имеют регенераторы с неподвижной и подвижной насадками. В регенераторах с неподвижной насадкой используют две (или больше) камеры, заполненных насадками из огнеупорных материалов, которые поглощают тепло из одной газообразной среды и передают его затем другой газообразной среде в результате чередования потоков отходящих газов и воздуха горения, проходящих через камеры (рисунок 9.9).

Рисунок 9.9 - Регенератор с неподвижной насадкой: 1 – камеры, ХВ – холодный воздух, ГВ – горячий воздух, ДГ – дымовые газы, ОГ – отходящие газы

Насадки регенераторов, выполненные из огнеупорных материалов, работают в условиях высоких температур и агрессивной среды. Такие условия характерны для коксовых печей, доменных воздухонагревателей, стекловаренных печей, мартеновских печей и нагревательных колодцев.

Тепловые насосы

В последнее время появилась реальная возможность принципиально по-новому решать вопросы комплексного энергоснабжения промышленных предприятий путем применения тепловых насосов, использующих низкопотенциальные выбросы (сбросы) для выработки одновременно теплоты и холода. Одновременная выработка этих энергоносителей на тепловых насосах практически всегда более эффективна, чем раздельное получение теплоты и холода на традиционных установках, так как в этом случае необратимые потери холодильного цикла используются для получения теплоты, отдаваемой потребителю.

Тепловые насосы, используют низкопотенциальные сбросы для выработки одновременно теплоты и холода. Одновременная выработка этих энергоносителей на тепловых насосах практически всегда более эффективна, чем раздельное получение теплоты и холода на традиционных установках, так как в этом случае необратимые потери холодильного цикла используются для получения теплоты, отдаваемой потребителю.

Тепловой насос – это устройство, позволяющее перенести тепловую энергию с уровня низкого потенциала на уровень среднего потенциала с затратой энергии относительно высокого потенциала.

Промышленностью выпускаются тепловые насосы двух видов:

· парокомпрессорные, использующие электроэнергию в качестве энергии высокого потенциала;

· абсорбционные, в которых относительно высокопотенциальным теплоносителем является пар, горячая вода и продукты сгорания.

В обоих типах тепловых насосов низкопотенциальная (сбросная) теплота расходуется на испарение рабочего агента. Перенос низкопотенциальной энергии на более высокий уровень происходит с затратой высокопотенциальной энергии:

· в парокомпрессорном тепловом насосе сжатие паров рабочего агента в компрессоре;

· в абсорбционном – поглощение паров рабочего агента жидким абсорбентом с повышением температуры раствора, перекачка слабого раствора в зону повышенного давления и его выпаривание (разделение) с одновременным понижением температуры раствора.

Принципиальная схема парокомпрессорного теплового насоса приведена на рисунке 9.10.

Рисунок 9.10 – Принципиальная схема парокомпрессионного теплового насоса

I – компрессор, II – конденсатор, III – дроссель, IV – испаритель; 1 – сбросный теплоноситель, 2 – нагреваемый теплоноситель, 3 – электроэнергия

Компрессор I, потребляя электроэнергию 3, обеспечивает циркуляцию рабочего агента по замкнутому контуру, включающему конденсатор II, дроссель III, испаритель IV. В испарителе рабочий агент, испаряясь, отбирает теплоту от сбросного потока 1, а в конденсаторе, конденсируясь, отдает теплоту нагреваемому потоку 2. В качестве рабочего агента в парокомпрессионных тепловых насосах используется хладон R-12