Вторичные энергетические ресурсы Сухоцкий Альберт Борисович

Вторичные энергетические
ресурсы
Сухоцкий Альберт Борисович
Утилизация тепловых ВЭР
Использование теплоты дымовых газов
Классификация и характеристики
газотрубных котлов утилизаторов.
В соответствии со вторым законом
термодинамики различают два вида энергии:
• неограниченно
превратимые
(электрическая или механическая),
• ограничено превратимые (внутренняя,
теплота).
Качество тепловой энергии определяется
эксергией  максимальное количество теплоты,
которое может быть превращено в работу
 T0 
E  1   Q
 T 
К тепловым ВЭР относятся:
• продукты сгорания (газы и шлаки) котельных
установок
и
промышленных
печей,
(высокопотенциальные  более 500 С);
• отработанный
производственный
и
вторичный пар, теплота рабочих тел,
теплоносителей
систем
охлаждения
(среднепотенциальные  от 100 до 500 С);
• теплота вентиляционного воздуха, сточных
вод (низкопотенциальные  менее 100 С).
Эксергетический КПД утилизации тепловых
ВЭР примерно можно определить по формуле:
экс
1  T0 / T2

1  T0 / T1
Отсюда вытекает правила повышения
термодинамической эффективности системы:
1. необходимо стремиться к снижению
разности
температур
между
обменивающимися средами,
2. необходимо избегать промежуточных
ступеней преобразования теплоты,
3. необходимо избегать смешения
нагревающих сред с разными температурами,
а организовывать двухступенчатую схему
подогрева.
1 ступень
G1 tg1
V tv1
G1 tg1
V
tv2
2 ступень
G2 tg 2
tv2
G2 tg2
V
tv1
tg 3
tg3
Использование теплоты дымовых
газов
Можно выделить два типа установок с
уходящими дымовыми газами:
• энергетические (газотурбинная установка);
• технологические (термические печи
обжига, закаливания и др.).
Важной особенностью отходящих дымовых
газов
является
содержание
в
них
полидисперсного уноса, который может
приводить к загрязнением поверхностей
теплоутилизатора.
При оценке загрязнения теплоутилизатора
следует учитывать физико-химические свойства
и гранулометрический состав уноса, агрегатное
состояние частиц, температуру и аэродинамику
потока.
Энергетический потенциал дымовых газов
1. Теплота дымовых газов
Qд.г. = Gд.г. (Iг.  Iв.), кВт


I г  I го   ух  1 V ocвtд.г.  I з ,


I гo  VRO2 сCO2  VN2 сN2  VH 2OсH 2O  tд.г ,
Aр
Iз 
аунсзt ух
100
Iв = Vотcвtв
2. Энергетический КПД теплоутилизатора
I г  I вых qпот
 I вых 

 пот 1 

Iг
I
г 

Для утилизации тепловой энергии
дымовых газов применяют:
• котлы-утилизаторы, при температуре
более 450С и расходе более 5000 м3/ч
дымовых газов;
• теплообменные аппараты.
Котлы-утилизаторы применяют для получения
пара (насыщенного и перегретого).
Требования, предъявляемые к котламутилизаторам:
• компактность,
• эффективную теплопередачу потоков,
• возможность работы на воде пониженного
качества,
• легкость очистки барабана и труб от солевых
отложений, а газоходов от золы.
Классификация котлов-утилизаторов.
1. По конструктивному исполнению:
• газотрубные - для получения
насыщенного (p=1,4 МПа) и перегретого
пара (p=1,6 МПа) ,
• водотрубные - для получения перегретого
пара (p=1,8-4,5 МПа) .
В зависимости от конструктивного
оформления газотрубные котлы делят на:
• горизонтальные,
• вертикальные.
Газотрубный котел-утилизатор
1
6
4 5
7
3
2
1 – входная газовая камера, 2 – выходная газовая камера,
3 – испарительная поверхность,
4 – сепарационное устройство, 5 – подвод воды, 6 – отвод
пара, 7 – барабан
Достоинства газотрубных котлов:
• не требуют специальной обмуровки;
• характеризуются высокой газоплотностью;
• простотой изготовления, монтажа,
обслуживания;
• пониженными требованиями к питательной
воде,
• малое колебание давления при
неравномерном расходе пара.
Основные недостатки газотрубных котлов:
• низкий коэффициент использования теплоты
отходящих от технологических агрегатов газов;
• ненадежное крепление труб в трубных
досках;
• низкий предел давления вырабатываемого
пара (всего 1,5-2,0 МПа) из-за наличия барабана
большого диаметра;
• ограниченный пропуск отходящих газов  не
более 30-40 тыс. м3/ч.
• имело место отложение золы в дымогарных
трубках.
Применение
газотрубных
котлов
целесообразно для установок небольшой
мощности (не более 7,5 т/час), особенно
тогда,
когда
греющие
газы
имеют
повышенное
давление
или
содержат
взрывоопасные или ядовитые компоненты.