Автор: Королева В.Г., Гридин С.В.
Источник: Международная научно-практическая конференция студентов «Металлургия XXI века глазами молодых», 2015.
Одним из способов повышения эффективности использования топлива в энергетических агрегатах, в том числе в котельных установках, является утилизация тепла уходящих газов (тепловые ВЭР) путем использования рекуперативных, смесительных, комбинированных аппаратов, работающих при различных приемах использования теплоты, содержащейся в уходящих газах.
Влагосодержание продуктов сгорания может составлять 100 и более граммов на килограмм сухого газа. Тепло таких газов можно полезно использовать. Если при этом происходит конденсация влаги с выделением теплоты конденсации водяных паров, то этот процесс называют глубокой утилизацией тепла влажных газов.
Утилизация теплоты влажных газов дает ряд технических преимуществ: при ее осуществлении используется не только физическая теплота газов, но и теплота конденсации содержащихся в них паров; процесс передачи тепла становится существенно интенсивнее и для утилизации можно использовать теплообменные аппараты с существенно меньшей поверхностью нагрева; осушение уходящих газов позволяет снижать их температуру до 80-90°С без опасности конденсации водяных паров по газоотводящему тракту; при конденсации влаги из продуктов сгорания в ней растворяется часть оксидов азота, что положительно влияет на состояние окружающей среды; образовавшийся конденсат можно использовать на технологические нужды.
Использование рекуперативных теплообменников для охлаждения парогазовой смеси, работающих в конденсационном режиме (температура рекуперативной поверхности ниже температуры точки росы), приводит к увеличению коэффициента использования топлива h на 1% уже при снижении температуры уходящих газов на 3-4°С.
Данная технология наносит колоссальный вред окружающей среде. Независимые экологи подсчитали, что специальный буровой раствор содержит 596 наименований химикатов: ингибиторы коррозии, загустители, кислоты, биоциды, ингибиторы для контроля сланца, гелеобразователи. Для каждого бурения нужно до 26 тыс. кубометров раствора. Десятки тонн раствора из сотен наименований химикатов смешиваются с грунтовыми водами и вызывают широчайший спектр непрогнозируемых негативных последствий. При этом разные нефтяные компании используют различные составы раствора. Опасность представляет не только раствор сам по себе, но и соединения, которые поднимаются из-под земли в результате гидроразрыва. В местах добычи наблюдается мор животных, птиц, рыбы, кипящие ручьи с метаном. Домашние животные болеют, теряют шерсть, умирают. Ядовитые продукты попадают в питьевую воду и воздух. У американцев, которым не посчастливилось жить поблизости от буровых вышек, наблюдаются головные боли, потери сознания, нейропатии, астма, отравления, раковые заболевания и многие другие болезни. Отравленная питьевая вода становится непригодной для питья и может иметь цвет от обычного до чёрного.
Существенному повышению фактических КПД паровых котлов типа ДКВР, ДЕ способствует их перевод в водогрейный режим.
По условиям надежности работы в котлах, проработавших 20 и более лет, снижается рабочее давление до 0,6-0,8 МПа, а реально при эксплуатации на многих котлах поддерживается давление 1-2 атм. Работа паровых котлов на таких низких давлениях отрицательно сказывается на устойчивости циркуляции, из-за снижения температуры насыщения и увеличения доли парообразования, в экранных трубах наблюдается интенсивное накипеобразование и увеличивается вероятность пережога труб. Кроме того, при работе котла на давлении от 1 до 3 атм из-за низкой температуры насыщения необходимо отключать чугунный водяной экономайзер, т. к. там может наблюдаться парообразование, что недопустимо. Эти и другие особенности приводят к тому, что КПД этих паровых котлов не превышает 80-82 %, а в некоторых случаях, когда трубы сильно загрязнены, КПД котла уменьшается до 70-75 %.
1.доступности для внутреннего осмотра, контроля, ремонта, улавливания шлама и очистки, благодаря наличию барабанов;
2.возможности более гибкого регулирования теплопроизводительности (качественного – по температуре сетевой воды и количественного – по ее расходу, в допустимых пределах);
3.универсальности конструкции по отношению к выбору теплоносителя, что, в основном, относится к моноблочным котлам, которые допускают работу, как в паровом, так и водогрейном режимах;
4.улучшения работы отдельных элементов конструкции, например, труб рециркуляции и обогреваемых опускных трубных пучков, для которых исчезает опасность, захвата и сноса пара, в связи с чем открываются возможности для большего форсирования;
5.повышения КПД котлоагрегатов с переводом в водогрейный режим от 1,5 до 10-12%.
Рациональным распределением нагрузки между несколькими котлами, которые работают одновременно, можно влиять на энергосбережение в котельных (суммарные энергозатраты котельной), поскольку КПД котлов и расходы условного топлива, которые зависят от производительности, индивидуальны для разных модификаций котлов и сроков их использования. Самое выгодное распределение суммарной нагрузки между котлами будет при условии равенства относительных приростов расхода топлива.
Редуционно-охладительные установки (РОУ) предназначены для снижения давления пара с одновременным снижением его температуры путем распыления воды до параметров, необходимых для технологии. Такое редуцирование параметров пара в РОУ нерационально с точки зрения термодинамики, т.к. сопровождается необратимыми потерями энергии.
Одним из возможных практических вариантов использования потенциальной энергии пара с одновременным снижением его давления и температуры является применение паровых турбин с противодавлением или паросиловых установок типа ПРОМ.
Паросиловой энергоагрегат, включающий паровую роторную объемную машину ПРОМ с противодавлением и синхронный электрогенератор, предназначен для производства электроэнергии на паре давлением до 2,4 МПа и температурой до 250°С.
Параметры пара на входе и на выхлопе паровой машины выбираются в зависимости от технологических условий. Паровые роторные объемные машины могут быть использованы в качестве регулируемого механического привода рабочих машин (насосов, вентиляторов, дымососов, компрессоров и пр.).
В состав энергоагрегата входят: паровая роторная объемная машина; электрогенератор; опорная рама; соединительная муфта; маслосистема с масляно-водяным радиатором; силовой щит; блок системы автоматического управления и защиты; выносной пульт управления.
Время готовности паросиловой установки к приему номинальной нагрузки составляет: из холодного состояния – 10 мин; из горячего состояния – 1 мин.
Малые габариты установок делают несущественными вопросы их размещения. Влажный пар на выхлопе (Т = 100°С) может быть утилизирован в баках сбора пароконденсатной смеси открытого типа.
Энергогенераторы на основе паровых роторных объемных машин (ПРОМ) могут эксплуатироваться как в режиме постоянного использования для рационального снижения избыточного давления с выработкой электрической энергии, так и для компенсации изменений производства-потребления в системе пароснабжения предприятия.
Паровой привод на базе роторных объемных машин, обеспечивает возможность плавной регулировки частоты оборотов в диапазоне от 0 до 1500 об/мин. Последнее обстоятельство особенно важно для эффективного управления теплосъемом в зависимости от погодных условий.
1. Галустов B.C. Тепломассообменные процессы и аппараты с непосредственным контактом фаз в теплоэнергетике // Энергия и менеджмент.— 2003.— № 4.
2.Галустов B.C. Прямоточные распылительные аппараты в теплоэнергетике.— М.: Энергоатомиздат, 1989.
3.http://www.patriot-nrg.ua/rus/savings/view/79