Тепловые отходы

 Прежде  всего нужно иметь в виду, что  ВЭР - это тепловые отходы, а технический  уровень технологии определяется  в настоящее время степенью  ее безотходности, в том числе  и энергетической безотходностью. Во-вторых, отопление - сезонная нагрузка, поэтому использование ВЭР на отопление не может быть круглогодичным.

 

 Широкое  применение отечественных установок  для кондиционирования воздуха  может обеспечить рациональное  использование тепловых отходов  промышленных предприятий и создать  тепловую нагрузку для ТЭЦ  в летнее время.

 В результате  энергетического обслуживания тех  или других процессов отработавшие  энергоносители превращаются в  тепловые отходы, которые могут  быть использованы для энергетических  целей. Такие тепловые отходы  называются поэтому вторичными  энергоресурсами. Особенно значительными вторичными энергоресурсами располагают промышленные предприятия.

 В результате  энергетического обслуживания тех  или других процессов отработавшие  энергоносители превращаются в  тепловые отходы, могущие быть  использованными для энергоснабжения соответствующего предприятия или района в целом и называемые поэтому вторичными или внутренними энергоресурсами. Особенно значительными вторичными энергетическими ресурсами располагают промышленные предприятия.

 В дальнейшем  изложении нами рассмотрены вопросы, связанные с последним методом использования тепловых отходов - для целей теплоснабжения.

 Необходимо  подчеркнуть, что по экономии  топлива вариант дополнительного  внешнего технологического использования  тепловых отходов имеет значительные преимущества в сравнении с вариантом внешнего энергетического их использования.

 Технология  безотходная ( БТ) - 1) технология, дающая  технически достигнутый минимальный  объем твердых, жидких, газообразных  и тепловых отходов и выбросов ( т.е. то же, что технология малоотходная); 2) технология, дающая теоретически достижимый минимум отходов всех видов; 3) цепь технологических процессов, в которой отходы одного производства становятся сырьем для другого. Однако и в этом случае технология не станет полностью безотходной, так что данный термин - условный.

 Что  же касается коксохимического  и огнеупорного производств, то  выработка пара в них за  счет утилизации тепловых отходов  постоянно повышается.

 В настоящее  время этот процесс ведется  под давлением до 40 ат, оптимальные условия предполагают использование всех тепловых отходов на замыкание энергетического цикла.

 Повышение энергетической эффективности существующих теплотехнологических установок достигается улучшением режима их работы, а также максимально возможным использованием тепловых отходов технологических камер, в первую очередь использованием теплоты отходящих газов.

  Здесь  приведен ряд вариантов тепловых  схем ( в том числе и разрабатываемых) с регенеративным теплоиспользованием, когда тепловые отходы высокотемпературных камер ( зон) основной технологической обработки и технологической дообработки ( тепло отходящих дымовых газов, потоки тепла через ограждения, тепло технологической продукции) в той или иной мере возвращаются в указанные камеры ( зоны) посредством подогрева компонентов горения, предварительной тепловой обработки исходных материалов. 

 Повышение  энергетической эффективности существующих  тепло-технологических установок  достигается в последние годы  улучшением режима их работы, возвратом ( регенерацией) части тепловых отходов технологическому процессу ( внутренее теплоиспользование) и внешним их использованием в качестве вторичных энергоресурсов ( ВЭР) для выработки дополнительной энергетической или технологической продукции в дополнительном теплоиспользующем устройстве. Наряду с модернизацией существующих технологий и установок проводятся работы по созданию принципиально новых энерго - и материалосберегаю-щих технологий, обеспечивающих высокую интенсивность технологического процесса, большую единичную производительность установок, непрерывную и длительную рабочую кампанию, комплексное использование всех материальных и энергетических ресурсов исходных сырьевых материалов с целью создания безотходных ( малоотходных) технологических систем и защиты окружающей среды при высокой технологической, энергетической и экономической эффективности.

 

 При  анализе теплотехнологических процессов, эффективная реализация которых  возможна только при давлении  рабочего тела или теплоносителя, превышающего атмосферное, вместо тепловых отходов в общем случае следует рассматривать энергетические отходы.

При использовании тепловых ВЭР в данном технологическом процессе обычно уменьшаются потери тепла благодаря выработке пара или другой энергетической продукции за счет тепловых отходов.

 При  анализе теплотехнологических процессов, эффективная реализация которых  возможна только при давлении  рабочего тела или теплоносителя, превышающего атмосферное, вместо  тепловых отходов в общем случае  следует рассматривать энергетические отходы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                    2.   Пути их утилизации.

Газотрубные котлы-утилизаторы

 

При использовании теплоты высокотемпературных отходящих газов (Тг  > 300-600 °С) устанавливаемые для этого котлы-утилизаторы (КУ) содержат обычно экономайзерные и испарительные поверхности нагрева и пароперегреватель. Глубина охлаждения отходящих газов в КУ зависит от соотношения D/Gг, где D – паропроизводительность котла, кг/ч; Gг – расход греющего газа теплоносителя, м3/ч. С уменьшением начальной температуры греющих газов Тг существенно увеличивается расход газа-теплоносителя, необходимого для выработки единицы пара, а соотношение D/Gг (при D = const) соответственно уменьшается. Так, если для обычных паровых котлов на органическом топливе параметр D/Gг » 1, то для получения пара при использовании низкотемпературных отходящих газов (Тг = 400-600 °С) он составляет 0,12-0,15 [4,5].

 

Газотрубные КУ широко распространены во многих отраслях промышленности. Продукты сгорания (отходящие технологические газы) в этих КУ проходят внутри труб, размещенных в водяном объеме барабана. Эти котлы не требуют специальной обмуровки, характеризуются высокой газоплотностью, простотой изготовления, монтажа, обслуживания и пониженными требованиями к питательной воде.

 

К основным недостаткам КУ подобного типа относятся низкий коэффициент использования теплоты отходящих от технологических агрегатов газов (50—60 %), высокий удельный расход металла на выработку пара (до 8 кг/(кг×ч)). К недостаткам следует также отнести 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. Кроме того, внутренние поверхности труб, газотрубных котлов быстро заносятся уносом, поэтому необходимо применять частые чистки труб. Применение газотрубных котлов для использования теплоты низкотемпературных производственных газов целесообразно для установок небольшой мощности, особенно тогда, когда греющие газы имеют повышенное давление или содержат взрывоопасные или ядовитые компоненты.

 

В зависимости от конструктивного оформления газотрубные котлы делят на горизонтальные и вертикальные. Основные теплотехнические и конструктивные характеристики одно- и двухбарабанных газотрубин.

 

В типоразмерах газотрубных котлов буквы означают: Г - горизонтальный; В - вертикальный; Б - с дополнительным барабаном-сепаратором; И - с испарительным предвключенным пучком; Э - с экономайзером; П - с пароперегревателем. Для газотрубных энерготехнологических агрегатов буквы дополнительно обозначают: Т - с топкой; Ц - с циклонной камерой сгорания. Цифра после букв Г и В означает площадь основной испарительной поверхности нагрева газотрубного котла.

 

К газотрубным горизонтальным однобарабанным КУ относятся агрегаты типов Г-250, Г-250П, Г-345, Г-345П, Г-550П и др., предназначенные для выработки насыщенного, а при наличии пароперегревателя — перегретого пара за счет использования теплоты технологических газов.

 

К горизонтальным газотрубным двухбарабанным котлам относится и котел Г-420БПЭ, предназначенный для выработки перегретого пара за счет использования теплоты нитрозных газов.

 

Котлы-утилизаторы типов В-90Б, В-460Б, Н-89, Н-180, Н-433 предназначены для использования теплоты конвертированных газов и выработки насыщенного пара для технологических и бытовых нужд завода.

 

Водотрубные котлы-утилизаторы Наиболее распространенными водотрубными котлами являются котлы марки КУ, выпускаемые Белгородским заводом.

 

В пакетно-конвективных котлах (ПКК) используют физическую и химическую теплоту отбросных газов сажевого производства.

 

Котлы-утилизаторы за обжиговыми печами серного колчедана При обжиге колчеданов получают два продукта: металл и диоксид серы.

 

Кроме рассмотренных паровых котлов в сернокислотном производстве, используют также выпускавшиеся ранее газотрубные котлы на отходящих газах с естественной циркуляцией ГТКУ (газотрубный КУ) типов: ГТКУ-6/40б.п., ГТКУ-10/40 и ГТКУ-25/40.

 

Котлы типа КС-200 ВТКУ и КС-450 ВТКУ устанавливают за печами обжига серного колчедана в кипящем слое производительностью по колчедану соответственно 200 и 450 т/сут.

 

При комбинированном получении технологической и энергетической продукции – обжигового газа и пара энергетических параметров - предпочтение отдается надежной работе основного технологического звена.

 Основные  технические мероприятия по энергосбережению  и повышению энергетической эффективности  в электросетевом хозяйстве направлены  на снижение потерь электроэнергии  и совершенствование системы  коммерческого и технического учета электроэнергии в электрических сетях и у потребителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                      Заключение

 

 

 

 

По запасам и видам топлива Россия занимает одно из первых мест в мире. Но тем не менее и у нас сегодня остро стоит проблема рационального использования энергии. Это связано со стремлением уменьшить топливную составляющую в себестоимости выпускаемых предприятием продуктов. Существенной экономии топлива можно достигнуть за счет утилизации теплоты отходящих газов. В данной работе представлены два варианта технологических схем утилизации "тепловых отходов". Расчет материального, теплового балансов и параметров необходимого оборудования осуществляли с использованием DESIGN-II.Исходные данные (Вариант-60)Расход дымовых газов: 80000 нм3/чСостав дымовых газов: СО2 - 89% Н2О - 10% О2 - 1%Давление потока: 0,5 атиТемпература потока: 320 СВозможные варианты использования тепловой энергииУтилизированное тепло может быть использовано для:" выработки насыщенного пара " подогрева технологическрй воды" комбинировано (выработка пара и подогрев технологической воды) ПАР: В технологии может быть использовано до 20 т/ч насыщенного пара с давлением 3,5 ати, до 15 т/ ч насыщенного пара с давлением 12 ати, и до 10 т/ч насыщенного пара с давлением 40 ати. ВОДА: Кроме насыщенного пара есть необходимость в подогреве до 160 т/ч питательной воды котлов с температурой 126 С и давлением 45 ати или 100т/ч питательной воды с температурой 103 С и давлением 2,5 ати (при подогреве вода не должна закипеть). ОТОПЛЕНИЕ: Утилизированное тепло также может быть использовано для подогрева до 70т/ч воды для отопления производственных помещений, имеющей давление 1,5 ати и температуру 35 С до температуры 95 С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              Список использованной литературы

 

1. Хотунцев  Ю.Л. Экология и экологическая  безопасность: Учеб. Пособие для  студ. высш. пед. учеб. заведений. – 2-е  изд., перераб. –М.: Издательский центр  «Академия», 2004.

2. Экология: учебное пособие/ Под ред. Проф. Денисова В.В. – 2-е изд. –М.: ИКЦ «МарТ», Ростов-на-Дону, 2004.

3. Состояние окружающей природной среды Новосибирской области в1998 году. Богатство второго круга /Михеев А. В. -М. : Книга, 1989.

4. Состояние окружающей природной среды Новосибирской области в1998 году.

5. Богатство второго круга /Михеев А.В.-М.: Книга, 1989.                                                6. Экономическая география России: учебник для вузов / под общ. ред. В.И. Видяпина, доктора экон. наук, проф. М.В. Степанова. - изд-е. перераб.и доп. - М.: ИНФРА-М., 2005.             7. Мировая экономика: Учебник / Под. ред. проф. А.С. Булатова. -М.: Юрист, 1999.          8. Топливо и энергетика России. Статистический сборник. - М.: Финансы и статистика, 2004.                                                                                                                             9. Экономическая география России: Учеб. пособие для вузов / Т.Г. Морозова,М.П. Победина, С.С. Шишов и др.; под ред.Т.Г. Морозовой. - 2-е изд.,перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ., 2004.                                                                                                               10. Энергетическая стратегия России до 2020г., авторский коллектив под руководством Яновского А.Б., 2001 г.