Курсовая работа: Расчет печи и процессов горения
Рис. 1.5 - Схема смесительного теплообменника (градирни) [1]:
1 — насадка (кольца Рашига); 2— каплеотбойник;
3— вытяжной вентилятор
Змеевики, по которым циркулирует «чистая» вода, можно установить и внутри контактного экономайзера вместо насадки.
1.3.1 Направление и общие схемы использования отработавшего пара
Отработавший производственный пар имеет давление 0,1—0.3 МПа, а иногда и 1 МПа, т. е. колеблется в широких пределах. Однако, несмотря на широкий диапазон колебания давления отработавший (иногда называют мятым) пар в основном имеет низкое давление.
Отработавший пар многих производств загрязнен механическими и агрессивными химическими примесями. Некоторые производственные агрегаты работают с переменной нагрузкой, что ведет к образованию прерывистых потоков отработавшего пара. Все это усложняет использование отработавшего пара и вызывает необходимость предварительной очистки пара от загрязнения, преобразования прерывистых потоков отработавшего пара в постояный поток тепла, а также повышения давления отработавшего пара с помощью тепловых трансформаторов [1].
Отработавший производственный пар используют для технологических целей, теплоснабжения, выработки электроэнергии, комбинированно для целей выработки электроэнергии и теплоснабжения, получения холода.
Использование отработавшего пара для технологических целей чрезвычайно разнообразно и определяется в каждом отдельном случае характером технологического процесса. Например, пропарка бетона,подача пара в газогенератор при получении смешанного или водяного газа, нагрев аммиака на заводах азотной промышленности, разофев вязкого мазута, увлажнения доменного дутья и т.п.
Это направление является наиболее простым по исполнению, капитальные затраты и эксплуатационные расходы не значительны, а энергетический эффект весьма высок, так как коэффициент регенерации тепла зависит только от температуры отводимого конденсата и составляет не менее 85%, а при использовании конденсата в технологическом процессе равен 100%.
Получение холода. Потребности промышленности в холоде непрерывно возрастают. Крупными потребителями холода являются заводы химической, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности. Холод все больше применяется в технологических процессах, для кондиционирования воздуха, получения искусственного льда, а также для процессов, связанных с низкими температурами.
Подавляющее большинство предприятий оснащено в настоящее время компрессионными холодильными машинами. Эти машины сложны и дороги, а главное — для производства холода затрачивают очень много электрической энергии. Электрическую энергию могут заменить тепловые отходы, имеющиеся в избытке почти на каждом химическом, металлургическом, нефтехимическом предприятии, т. е. как раз в тех отраслях производства, которые являются основными потребителями холода. Холод за счет тепловых отходов получают в абсорбционных холодильных машинах. Перспективным является также использование для этих целей сезонных излишков тепла ТЭЦ.
Абсорбционные холодильные машины могут устанавливаться как самостоятельные автономные установки, так и в сочетании с установками теплоснабжения и выработки электроэнергии. Применение автономных холодильных установок может быть оправданно лишь тогда, когда холодоснабжение осуществляется круглогодично. Поскольку в большинстве случаев холодоснабжение носит сезонный (летний) характер, то более рационально осуществлять комплексное использование тепла отработавшего пара.
1.3.2 Принципиальные схемы использования теплоты производственной воды
Вода широко применяется для охлаждения конструктивных элементов огнетехнических установок, а также в производственных процессах, протекающих при низких температурах, для искусственного охлаждения технологического продукта или аппаратуры. Примерами могут служить: водяное охлаждение металлургических печей, печей химических производств; охлаждения горячей серной кислоты после контактного аппарата или конденсатора; охлаждение водой различных нефтепродуктов; охлаждение конденсаторов паровых турбин, масло- и воздухоохладителей генераторов на электростанциях, конденсаторов смешивающего типа выпарных батарей алюминиевых растворов на глиноземных заводах; охлаждение рубашек цилиндров двигателей внутреннего сгорания и т.д.
Конечная температура охлаждающей воды колеблется в интервале 293—363 К, не превышая в большинстве случаев 232—433 К.
Нагретую производственную воду можно использовать для теплоснабжения и горячего водоснабжения, агротеплофикации и для выработки электроэнергии.
Теплоснабжение. Использование нагретой производственной воды для теплоснабжения часто затруднено из-за сезонного характера отопительной нагрузки. График потребления такой воды можно несколько выровнять, внедряя горячее водоснабжение. Большие избытки неиспользованной нагретой воды, особенно в летний период, рационально утилизировать в абсорбционно-холодильных установках.
Возможным вариантом использования производственной воды для теплоснабжения является нагревание вентиляционного воздуха, поступающего в производственные помещения. Интересны комбинированные схемы, предусматривающие одновременное использование охлаждающей воды и какого-либо другого вида ВЭР, например использование тепла горячего воздуха из колчеданных печей и тепла охлаждающей воды из сернокислотных холодильников. По этой схеме (рис. 1.6) горячий воздух из валов колчеданных печей 1 с температурой 473 К используют в первой зоне теплообменника 2 для нагрева воды на нужды централизованного теплоснабжения комбината и жилого поселка. Температура горячего воздуха после теплообменников составляет 343 К.
Рис. 1.6 - Комбинированная схема использования тепла горячего воздуха охлаждающей воды [1]
Охлаждающую воду из сернокислотных холодильников используют для восполнения утечек из тепловых сетей и покрытия нагрузок горячего водоснабжения поселка и комбината. Воду для охлаждения кислоты подают из реки в холодильники 3, в которых она нагревается до 313 К. Затем отправляют в промежуточный сборный бак 4, откуда насосом перекачивают к водоподготовительной установке 5. После очистки от механических примесей устранения временной жесткости и деаэрации подпиточную воду подают в теплообменник 2, где она подогревается до 335 К. Подпиточную и обратную воду после смешения подают насосом во вторую зону теплообменника 2, где она подогревается до 355 К и поступает в тепловые сети.
1.4 Тепловые аккумуляторы
Экономичность и техническая возможность использования ВЭР зависит от того, насколько производство и потребление энергии соответствует друг другу. Однако в условиях эксплуатации возникает несоответствие между производством и потреблением энергии. Это вызывает большие потери и технические затруднения в работе установок.
Выравнивание эксплуатационных условий теплосиловых и теплоиспользующих установок в значительной мере обеспечивается аккумулированием тепла в виде пара, горячей или теплой воды в аккумуляторах тепла. В общем случае несоответствие между производством и потреблением энергии может быть вызвано непостоянством притока и колебаниями расхода ее потребителями.
Аккумуляторы тепла в зависимости от состояния аккумулирующей среды бывают паровые, пароводяные и водяные[1].
Паровые аккумуляторы работают без воды, и аккумулирование происходит только за счет изменения объема аккумулятора при постоянном давлении пара (колокольные аккумуляторы) или за счет изменения давления пара при постоянном объеме аккумулятора (купольные аккумуляторы). Паровые аккумуляторы рассчитаны на давление 0,1—0,2 МПа. Они очень громоздки, так как их размеры зависят от удельного объема аккумулируемого пара, который очень высокий при низких давлениях. Высокая первоначальная стоимость и значительные тепловые потери делают эти аккумуляторы нерентабельными, и в настоящее время они не применяются.
Пароводяные аккумуляторы аккумулируют пар конденсацией с помощью воды в момент повышения давления в аккумуляторе. Аккумулятор разряжается испарением воды при понижении давления в аккумуляторе, поэтому они называются аккумуляторами понижающегося давления.