Тема 5-ТЭСиЭБ

1.

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ
СИСТЕМЫ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ
БАЛАНСЫ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
доцент кафедры ТСУ и ТД
к.т.н. Нечитайлов Василий Васильевич

2.

Тема 5. ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
5.1 Виды ВЭР и направления их использования.
5.2 Принципиальные возможности использования
ВЭР.

3.

Литература
а) основная учебная литература
1. Назмеев
Ю.Г.,
Конахина
И.А.
Теплоэнергетические системы и энергобалансы
промышленных предприятий. Учебное пособие
для ВУЗов. М.: Издательство МЭИ, 2002.
б) дополнительная учебная литература
2. Сазанов Б.В., Ситас В.И. Теплоэнергетические
системы промышленных предприятий. М.:
Энергоатомиздат, 1990.
3. Клименко В.Л., Костерин Ю.В. Энергоресурсы
нефтеперерабатывающей и нефтехимической
промышленности. Л.: Химия, 1985.
3

4.

5.1. Виды ВЭР и направления их использования
Первичные ЭР – это энергоресурсы, поступающие на ПП в
готовом для потребления виде или специально
вырабатываемые
непосредственно
на
ПП
для
осуществления технологических, вспомогательных и др.
целей.
Виды ПЭР:
- Топливо: уголь, кокс, горючие сланцы, отходы
древесины, торф, природный газ.
- Тепловая энергия: пар, горячая вода.
- Электрическая энергия.
- Сжатый воздух.
- Хладагенты (жидкий азот, фреон).
- Технологическая и хозяйственно-питьевая вода.
4

5.

Виды
ВЭР
теплотехнологиях:
в
промышленных
- горючие – отходы технологии (горючие газы,
щепа, смолы и т.д.);
- тепловые – образуются в процессах:
- охлаждения технологических и побочных
продуктов производства;
- отвода теплоты от оборудования, химических
реакций и т.д.;
- избыточного давления – используются в
силовых процессах (в газовых турбинах,
совершения механической работы).
5

6.

Анализ выхода ВЭР ПП:
- 60 % ВЭР имеют температуру < 70°С;
- 30 % ВЭР — 70—150°С;
- 10 % ВЭР — более 150°С.,
т.е. объемы ВЭР 40—70°С >> объемов ВЭР высоких
температур.
Теплота таких параметров в полной мере применения не
находит.
Повышение доли использования ВЭР может быть
организовано за счет подключения к системе
парокомпрессионных ТНУ или АТТ, работающих в режиме
ТН для повышения температуры теплоносителя до 90—
130 °С.
6

7.

Теплота температурой 70—130 °С направляется
непосредственно на нужды теплотехнологии и выработку
холода различных параметров при помощи АТТ:
- для получения захоложенной воды температурой 5—
10 °С (на АБХМ достаточно 70—90°С)
- выработки холода температурой 5-40 °С (температура
ВЭР должна быть 90—130°С).
ВЭР температурой 105—130°С используют для систем
отопления и вентиляции ПП.
Утилизируемые ВЭР температурой 130—150°, применяют
в теплотехнологии и используются для получения холода
-40 °С.
7

8.

Основные причины низкого использования
ВЭР:
- неравномерность выхода ВЭР;
необходимость
резервирования
тепловой
энергии и установки буферного оборудования,
сглаживающего возникающие дисбалансы графика
теплопотребления;
- высокие материальные затраты на создание
разветвленной
утилизационной
системы,
объединяющей множество элементов оборудования
- источников и потребителей ВЭР, которые не всегда
окупаются.
ВЭР, использование которых экономически
нецелесообразно, не учитываются и сбрасываются
в атмосферу, загрязняя окружающую среду.
8

9.

Для характеристики использования ВЭР применяют показатели:
- выход ВЭР – количество ВЭР, образующихся в процессе
производства в данном технологическом агрегате за единицу
времени;
- выработка за счѐт ВЭР – количество теплоты, холода,
электроэнергии или механической работы, получаемой за счѐт ВЭР
в УУ;
- коэффициент выработки за счѐт ВЭР – отношение фактической
(планируемой) выработки к экономически целесообразной;
- использование ВЭР – количество используемой у потребителя
энергии, вырабатываемой за счѐт ВЭР в УУ, а также топлива и
теплоты, получаемых в качестве ВЭР;
- экономия топлива за счѐт ВЭР – количество первичного топлива,
которое экономится за счѐт использования ВЭР;
- коэффициент утилизации ВЭР – отношение фактической
(планируемой) экономии топлива за счѐт ВЭР к экономически
целесообразной.
9

10.

Направления использования ВЭР:
1. Топливное – применение ВЭР в качестве котельно-печного
топлива в энергогенерирующих или топливосжигающих установках.
2. Тепловое - использование теплоносителей, вырабатываемых за
счет использования ВЭР в утилизационных установках или
получаемых как ВЭР, для обеспечения потребностей в т/э или
холоде.
3. Электроэнергетическое (силовое) – использование ВЭР
избыточного давления с преобразованием энергоносителя для
получения э/э в ГТУ и ПТУ или для привода агрегатов (установок).
4. Комбинированное – преобразование потенциала ВЭР для
выработки в утилизационных установках по теплофикационному
циклу э/э и т/э.
10

11.

5.2 Принципиальные возможности использования тепловых ВЭР:
1. Непосредственное использование теплоты при отсутствии какихлибо теплообменников.
2. Рекуперация, при которой отходящие газы и подогреваемый
воздух разделяются теплообменными поверхностями.
3. Регенерация, при которой теплота отходящих газов
аккумулируется насадками в теплообменном устройстве и затем
используется для нагрева.
4. Утилизация отходящих газов с помощью котлов-утилизаторов
для выработки пара на технологические и энергетические нужды
или для выработки горячей воды.
5. Утилизация отходящих газов с помощью котлов-утилизаторов
для выработки пара и электрической энергии.
6. Ступенчатое использование энергии, при котором вначале
применяют энергию с наивысшими параметрами, а затем
низкопотенциальную – для других процессов.
11

12.

ЭГ – электрогенератор; К – компрессор; ГТ – газовая турбина; КС – камера
сгорания; ПТ – паровая турбина; КУ – котѐл-утилизатор; К-р – конденсатор;
Н - насос
Рис. Тепловая схема ПГУ с КУ
12

13.

Утилизация теплоты в системах
тепло- и хладоснабжения ПП
Одним из наиболее эффективных направлений развития
ТЭС ПП является организация утилизационных систем,
позволяющих
использовать
теплоту
ВЭР
на
производственные,
отопительно-вентиляционные,
санитарно-технические и др. нужды ПП.
13

14.

Для повышения степени регенерации теплоты в утилизационных
системах применяются теплообменники на тепловых трубах и
термосифонах
Рис. Общий вид теплообменника на термосифонах
1 – конденсатопровод, 2 – коллектор, 3 – зона конденсации, 4 –
паровая сборная камера, 5 – оребренные трубы, 6 – паропровод,
7 – камера статического давления, 8 – зона испарения,
14
9 – конденсатосборная камера.

15.

Термосифонные т/о называют гравитационными, т.
к. возвращение конденсата из зоны конденсации в
зону испарения происходит самотеком.
Конструктивное исполнение термосифонов может
быть в форме:
- заполненных труб,
- щелевых
каналов
пластинчатых
теплообменников,
- в виде лопаток центробежного вентилятора,
- коллектора солнечной энергии.
В ТЭС ПП в основном применяются трубчатые и
пластинчатые конструкции.
15

16.

Достоинства гравитационных теплообменников:
- каждая теплопередающая труба является автономным
элементом, разгерметизация которого не может привести
к контакту теплообменивающих средств;
- отсутствие подвижных деталей и узлов;
- высокая
эффективность
теплопередающих
поверхностей и относительно низкая металлоемкость
теплообменного оборудования;
- простота конструкции и надежная эксплуатация;
- практически неограниченный срок службы;
- возможность установки в труднодоступных местах, что
важно
при
организации
систем
охлаждения
конструктивных
элементов
с
последующей
утилизацией сбрасываемой теплоты.
Недостатки: небольшая длина (до 5 м), нельзя
рассредоточить источник ВЭР и потребителя теплоты. 16

17.

При выборе рабочего теплоносителя
сравнительная оценка по характеристике
: Ω =