Общие сведения о системах утилизации вторичных энергетических ресурсов избыточного давления

1.

Общие сведения о системах утилизации
вторичных
энергетических ресурсов избыточного
давления.
Утилизация паровыми турбинами.
Принцип работы
турбины.

2.

Возможны следующие варианты проблем,
ограничивающие
возможность
использования ВЭР избыточного давления
для технологических нужд:
1) давление газа больше требуемого
(непосредственная утилизация);
2) давление газа меньше требуемого
(применение систем повышения давления).

3. Утилизация ВЭР избыточного давления

• турбинами (преобразование потенциальной
энергии давления в механическую),
• вихревыми трубами (преобразование
потенциальной энергии давления в
тепловую),
• волновыми детандер-компрессорами
(передача потенциальной энергии давления
от одной среды к другой).

4.

Типы и конструкции паровых турбин
Паровая турбина это тепловой двигатель
непрерывного действия, в лопаточном аппарате
которого потенциальная энергия сжатого и
нагретого водяного пара преобразуется в
кинетическую, которая в свою очередь
совершает механическую работу на валу.
По принципу действия паровые турбины
делятся на:
• активные,
• активно-реактивные.

5.

Простейшие активная и реактивная
турбина

6.

Методы использования энергии струи

7.

Активная турбина

8.

9.

Активная турбина по сравнению с
поршневой:
быстроходная,
компактная,
лёгкая,
экономичная,
уравновешенная.

10.

Активно-реактивная турбина

11.

12.

13.

14.

По направлению потока рабочей среды турбины
делятся на осевые и радиальные.
В
турбинах
радиального
типа
генеральное
направление
движения
рабочего
потока
осуществляется в радиальном направлении: либо из
района оси ротора к периферии дисков, либо наоборот
− от периферии в район оси.
1
2
3

15.

Радиальная турбина

16.

Недостатки паровой турбины:
• высокая инерционность паровых турбин
(долгое время пуска);
• дороговизна паровых турбин;
• дорогостоящий ремонт паровых турбин;
• низкий объем производимого
электричества, в соответствии с объемом
тепловой энергии.

17.

Мощность паровой турбины с противодавлением
N D h1 h2 D h1 h2 0i
h2 h2 hc
h,
кДж/кг
h1
hc 1 h1 h2
p1
1
t1
2
где w − скоростной
коэффициент сопла
турбины
p2
x=1
h2
h2
2
2
t2

18.

Применения турбины возможно для привода :
генератора,
механизмов собственных нужд
вентиляторов, дымососов и т.д.).
(насосов,

19.

Повышение давления (компрессия)
отработанного пара
может осуществляться следующими
способами:
• механическим (от электропривода и от
паровой турбины),
• инжекционным,
• термохимическим.

20.

Механическая компрессия
• турбокомпрессор
электродвигателя
с
G1 h2 h1
Nêî ì ï
î i ì åõ ý
приводом
от

21.

Компрессия пара за счет энергии паровой
турбины может осуществляться по двум
схемам:
• повысительной – получение пара среднего
давления из пара более высокого давления и
пара низкого давления,
• расщепительной – получение одновременно
пара высокого и низкого давления из пара
среднего давления.

22.

• турбокомпрессор с паротурбинным приводом
(повысительная схема)
N òóðá G0 h0 h3 î i ì åõ
G0 h3 G1h2
hñì
G0 G1

23.

• турбокомпрессор с паротурбинным приводом
(расщепительная схема)
G2 h2
G1
т
h1 отi мех
коi кмех

24.

Трансформация
тепла при помощи
пароструйного
компрессора
1 – рабочее сопло,
2 – приемная камера,
3 – камера смешения,
4 – диффузор.

25.

1 – приемная камера, 2 – рабочее сопло, 3 –
конфузор, 4 – камера смешения, 5 – диффузор.

26.

Химическая компрессия
тепла основана на экзотермической реакции (с
выделением тепла) абсорбции водяного пара
растворами едкого калия (КОН) или едкого
натрия (NaOH)

27.

Химическая трансформация тепла
(повысительная схема)
1 – абсорбер,
2 – генератор,
3 – испаритель,
4 – теплообменник,
5 – насос,
6 – конденсатор,
7 – вакуум-насос.

28.

Химическая трансформация тепла
(расщепительная схема)

29.

Недостатки механической компрессии:
• высокие капитальные затраты,
• высокие эксплуатационные затраты
(наличие подвижных элементов),
• низкая маневренность.

30.

Недостатки струйных компрессоров:
• низкий КПД (18-25%),
• резкое снижение КПД при больших
степенях повышения давления,
• большая чувствительность к отклонению
рабочих параметров пара.

31.

Недостатки термохимических компрессоров:
• громоздкость,
• большие капитальные затраты
(необходимость изготовления аппаратуры из
легированной стали),
• сложность обслуживания,
• загрязнение пара или конденсата щелочью
(КОН или NaOH).