Использование теплоты отработавших газов

Теплообменники на отработавших газах.

Допустимая предельная температура металлических рекуперативных теплообменников определяется жаростойкостью. Для повышения жаростойкости стали обычно применяют алитирование, т.е. покрытие поверхности тонким слоем расплавленного алюминия (методом погружения). Алитированная сталь при температурах 700…800 С имеет втрое большую жаростойкость, чем углеродистая.

Металлургический завод средней мощности может выдавать за счет своих ВЭР 550…600 МВт тепловой энергии. Для реального потребления такого количества теплоты даже в зимнее время были бы нужны громадные жилые массивы, что в непосредственной близости от такого завода невозможно. Поэтому использование ВЭР для отопления и производства пара низких параметров, как правило, целесообразно только для установок малой тепловой мощности.

Котлы-утилизаторы.

Для установок большой мощности оптимальной является утилизация теплоты отходящих газов в производстве электроэнергии. Рассматривались варианты применения для этих целей воздушных турбинных установок, в которых сжатый компрессором воздух нагревался бы в теплообменнике отходящими газами. Однако такие установки имели бы очень низкий КПД – 20…25%.

Отходящие газы из рабочей камеры технологической установки 1 нагревают и испаряют питательную воду котла-утилизатора 3. водяной пар перегревается в ПП 4 и поступает в паровую турбину5. из конденсатора 7 питательная вода возвращается в котел. Воздух, подаваемый в рабочую камеру, подогревается в нижней 6 и верхней 2 ступенях рекуператора.

При высоких температурах отходящих газов (более 900 С) КУ оборудуются радиационными (экранными) поверхностями нагрева и имеют такую же компоновку, как и обычные паровые котлы, но без воздухоподогревателя.

Наибольшее распространение среди низкотемпературных КУ получили котлы с много кратной принудительной циркуляцией (МПЦ).

Питательная вода, подогретая в экономайзере 5, подается в барабан 3. циркуляционный насос 2 прокачивает воду через испарительные змеевики 4. пароводяная смесь возвращается в барабан. Отсепарированный пар поступает в пароперегреватель 1, установленный в горячей входной части газового тракта, и затем направляется на турбину.

Использование теплоты испарительного охлаждения.

К энергетическим установкам, работающим на теплоте отходящих газов, близко примыкают системы использования теплоты принудительного охлаждения. В высокотемпературных печах стенкам передаются тепловые потоки в сотни кВт/м². для сохранения огнеупорной футеровки печи от термических напряжений применяется интенсивное охлаждение. В футеровку печи заделываются металлические кессоны, через которые прокачивается вода или пароводяная смесь с содержанием пара до 20% по массе, так что на стенках кессона еще обеспечивается пузырьковое кипение и высокая интенсивность отвода теплоты.

Отвод теплоты при испарительном охлаждении определяется соотношением:

,

где D – паропроизводительность, кг/с;

Δh – прирост энтальпии пара (примерно 2200 кДж/кг).

Схема использования теплоты испарительного охлаждения представлена на рисунке.

Теплота технологической установки 1 передается трубам испарительного охлаждения 2. пароводяная смесь поступает в барабан-сепаратор 5 котла-утилизатора. Пар направляется по паропроводу 6 в турбину, жидкая фракция возвращается циркуляционным насосом 4 в испарительный теплообменник. Подпитка осуществляется питательным насосом 3.

Детандер-генераторные установки.

На территории России расположена сеть магистральных газопроводов. Газ перекачивается под давлением, создаваемым компрессорными станциями. До 7% перекачиваемого газа расходуется приводными установками компрессоров. На отводах от магистральных газопроводов к потребителям – к местным газораспределительным сетям – давление газ понижается от 5…6 МПа до 0,3…0,6 МПа. Этот перепад давлений может использоваться газотурбинными установками (детандерами), позволяющими возвратить часть энергии, затраченной на привод компрессоров. При этом используется экологически чистый источник энергии – перепад давлений природного газа.

Системы аккумулирования энергии.

При суточной и сезонной неравномерности выработки электроэнергии значительная экономия традиционных энергоносителей может быть достигнута путем аккумулирования энергии, производимой в периоды ее минимального потребления. Особенно важно иметь системы, запасающие энергию впрок, при эксплуатации установок с нерегулярной выработкой в течение суток или более длительных периодов – ветровых, приливных, солнечных. Проблема не решается с применением электроаккумуляторов – они очень дороги, громоздки и имеют малую емкость.

Тепловая энергия может аккумулироваться веществами, которые при нагреве меняют свое агрегатное состояние, структуру или химический состав, потребляя или выделяя при этом теплоту. Например, кристаллический сульфат натрия, если к нему при температуре 32,3 С подводится теплота, теряет воду, входящую в состав кристаллов. Этот процесс сопровождается поглощением большого количества теплоты, которое может снова выделиться при обратной реакции.

Дата добавления: 2014-12-17