Теплоутилизационное оборудование

РАЗДЕЛ 6. Снижение теплового воздействия на окружающую среду. Снижение энергоемкости предприятий как направление ресурсосбережения. Теплоутилизационное оборудование (ПРОДОЛЖЕНИЕ).

Лекция № 7.

Снизить энергоемкость предприятий можно за счет возврата части сбрасываемого тепла обратно на нужды производства. Здесь решаются сразу две задачи: снижение тепловых выбросов (теплового загрязнения) и снижение энергопотребления. «Вернуть» часть энергии можно за счет использования теплоутилизационного оборудования.

Рассмотрим аппараты снижения теплового загрязнения.

1. Теплообменное оборудование

а) Поверхностные ТА:

Рекуперативные и регенеративные

Рекуперативные

- кожухотрубчатые теплообменники

- пластинчатые теплообменники (компактные). Холодный теплоноситель в пластинчатом теплообменнике (ПТО) можно нагреть практически до температуры горячего (до разности в 1–3 °С), а горячий – соответственно остудить до температуры холодного.

Регенеративные

Разновидность – ТА на тепловых трубах (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема тепловой трубы:

I - зона испарения; II — транспортная зона; III — зона конденсации; q_и q_K — плотность теплового потока соответственно в зонах испарения и конденсации.

Тепловая труба — испарительно-конденсационная система с двухфазным теплоносителем. Замкнутая полость, в которую под вакуумом заливается легкокипящая жидкость.

б) Контактные – в контактных аппаратах осуществляется непосредственное соприкосновение энергоносителей.

В контактных экономайзерах происходит взаимодействие охлаждаемого газа и нагреваемой воды. Данные аппараты обеспечивают глубокую утилизацию тепла, охлаждение газов ниже температуры точки росы.

2. Котлы-утилизаторы (рис. 2), устанавливаемые на промышленных предприятиях, используются преимущественно для внешней утилизации ВЭР высокотемпературной теплотехнологии на энергетиче­ские нужды. В них вырабатывается промышленный пар или, реже, горячая вода на технологию, теплофикацию и сантехнические нужды.

Рис. 2. Котел-утилизатор Г-250

1 — входная камера; 2 — выходная камера; 3 — испарительная поверхность; 4 — сепарационное устройство; 5 — линия подвода питательной воды; б — линия отвода пара; 7 — барабан

По конструктивному исполнению различают водотрубные и газотруб­ные КУ — по виду теплоносителя, подаваемого в трубное пространство теплопередающих элементов. Общей особенностью конст­рукции КУ является отсутствие в них топки. Исключение составляют кот­лы-утилизаторы, входящие в состав энерготехнологических агрегатов, в отходящих дымовых газах которых содержатся горючие компоненты или компоненты, требующие термического обезвреживания из соображений экологической безопасности.

Буквенные обозначения типоразмеров газотрубных КУ, применяемых в химической и нефтехимической промышленности означа­ют: Г — горизонтальный; В — вертикальный; Б — с дополнительным ба­рабаном-сепаратором; И — с предвключенным испарительным пучком; П — с пароперегревателем; Э —с экономайзером; С — для охлаждения серных газов.

3. Понижающие и повышающие трансформаторы теплоты (теплонасосные установки)

Подразделяются на компрессионные и абсорбционные.

Компрессионные, в свою очередь, на компрессионные открытого типа (рис. 3, 4) и компрессионные замкнутые (закрытого типа) (рис. 5).

Рис. 3. Компрессионный трансформатор тепла открытого типа:

1 — электродвигатель; 2 — компрессор; 3 — потребитель теплоты

Здесь производится повышение потенциала пара (с ростом давления растет температура) для дальнейшего использования высокой температуры.

Пример: пароструйный компрессор.

Рис. 4. Компрессионный трансформатор тепла открытого типа (пароструйный компрессор)

В нем паровой конденсат пара сбрасывается в сепаратор, где кипит за счет расширения. Образующийся при кипении воды пар вторичного вскипания отсасывается из сепаратора пароструйным компрессором. В пароструйном компрессоре происходит процесс смешивания инжектируемого пара с рабочим, в результате из компрессора выходит пар с требуемыми техно­логическими параметрами. Из сепаратора вторичный конденсат насо­сом откачивается для дальнейшего использования.

Рис. 5. Компрессионный трансформатор тепла закрытого типа:

1 – компрессор; 2 – конденсатор; 3 – дроссель; 4 – испаритель

В конденсаторе вырабатывается тепло, в испарителе – затрачивается.

Абсорбционные холодильные машины (рис. 6, 7). Вырабатывают высокотемпературный холод от +7 °С при использовании водяного пара давлением 0,15 МПа или горячей воды с температурой 120 ºС. Обычно АБХА работают на горячей воде, поступающей с ТЭЦ. С целью экономии энергии для их работы возможно использовать низкопотенциальную теряемую теплоту.

Рис. 6. Принципиальная схема одноступенчатой АБХМ

Рис. 7. Общая схема абсорбционной холодильной машины