Вторичные энергоресурсы промышленных предприятий. Утилизационные установки ТЭЦ

Технологические агрегаты, кислород и другие энергоресурсы. В ходе технологических процессов и работы агрегатов в большинстве случаев образуются другие виды энергоресурсов в виде горючих продуктов (газообразных, жидких, твердых), различных носителей физической теплоты, а также газов и жидкостей с избыточным давлением, количество которых в ряде производств весьма значительное.

Топливно-энергетический баланс предприятия составляется из 2 групп энергоресурсов:

1) подводимых со стороны в виде так называемого привозного топлива, электроэнергии, теплоты от внешних источников.

2) образующихся на самих предприятиях в результате технологических и производственных процессов.

Энергоресурсы, вырабатываемые заводскими энергоустановками (ТЭЦ, котельными и др.) на привозном

топливе относятся к первой группе.

Энергоресурсы второй группы разделяют обычно на 3 вида:

-горючие;

- топливные (в виде физической теплоты);

- избыточное давление.

К горючим энергоресурсам относятся горючие газы от различных технологических агрегатов, доменных, коксовых и ферросплавных печей, сталеплавильных конверторов, продуваемых кислородом, различных агрегатов нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов и т.п. К ним относятся так же отходы горючего сырья, которые по тем или иным причинам не используются для технологической переработки (щепа, опилки, коксовая мелочь и т.п.). Часть энергоресурсов, образующихся в технологических агрегатах, принято называть вторичными энергоресурсами (ВЭР). В понятие ВЭР включаются все без исключения виды энергоресурсов, которые образуются на предприятиях и не используются по тем или иным причинам в генерирующих их агрегатах, включая отходы горючего сырья, которые не используются в данном агрегате или в качестве сырья для других агрегатов как на данном предприятии так и для других. При этом если за технологическим агрегатом стоит утилизационная установка (УУ), то ВЭР считается выдаваемой ею энергоресурс. На металлургических заводах с полным циклом выработка пара за счет тепловых ВЭР при хорошем их использовании почти покрывают летнюю потребность всего завода в производственном паре, а на некоторых заводах, летом наблюдаются значительные избытки пара, получаемые за счет ВЭР, хотя потребность в производственном паре на них составляет 500-1000 т/ч.

Горючие ВЭР используются на предприятиях как топливо, заменяя в конечном счете привозное топливо, поэтому энергетическая эффективность их использования определяется однозначно по получаемой экономии привозного топлива, которая обычно выражается в тоннах условного топлива.

Экономия топлива, которую дает использование ВЭР в виде пара и горячей воды определяется по формуле: , где - количество использованной теплоты ВЭР, МВт;

η_пот - КПД замещаемой котельной.

Использование ВЭР имеет большие экологические преимущества, т.к. уменьшает количество топлива, которое надо сжигать на заводе. Поэтому как при проектировании нового завода, так и при расширении (реконструкции) действующего следует в первую очередь предусматривать возможно более полное использование ВЭР, и только когда их недостаточно для покрытия появившихся или возросших тепловых нагрузок, предусматривать строительство или расширение ТЭЦ. При рассмотрении понятия ВЭР была отмечена некоторая условность отнесения к ВЭР тех или иных энергоносителей. Так при подсчетах ресурсов ВЭР к ним относится физическая теплота уходящих газов при температуре 300 ⁰С и выше. Основанием к установлению такого температурного предела является мнение, что при более низких температурах использование теплоты уходящих газов экономически не оправдывается. Как показывают расчеты и практика, например, в паровых котлах уходящие дымовые газы экономически выгодно охлаждать, как правило, до 140-160 ⁰С и даже ниже. При этом уловленная единица теплоты в уходящих газах даёт экономию такой же единицы теплоты топлива.

Использовать теплоту воздуха, сбрасываемого вентиляционными установками в атмосферу, можно путём подогрева этим воздухом забираемого из атмосферы свежего воздуха в теплообменниках поверхностного или регенеративного типа. При этом можно сэкономить до 50-70% теплоты, расходуемой на вентиляцию производственных помещений в зависимости от степени загрязнения воздуха в данных производственных помещениях.

Низкопотенциальные ВЭР имеются в больших количествах на предприятиях почти всех отраслей промышленности. Умелое их использование может дать очень большую экономию топлива по стране и уменьшить загрязнение окружающей среды.

Горючие ВЭР используются, как правило, в качестве топлива для различных технологических и энергетических агрегатов, поэтому специальных утилизационных установок (УУ) для их использования не требуются. Приходится лишь иногда приспосабливать агрегаты к сжиганию данного вида ВЭР, например, паровые котлы - к эффективному сжиганию переменных количеств доменного газа.

Показателем энергетической эффективности утилизационных установок ВЭР является - экономия привозного топлива (В_эк), получаемая в замещаемых ими источниках теплоты завода. Она зависит от типа замещаемого источника и его энергетических показателей. При использовании ВЭР для выработки электроэнергии на теплоутилизационной электростанции завода уменьшается потребление электроэнергии из объединённой энергосистемы, к которой подключён завод.

 

 

№48 нет рисунка!!!!!

Режимы совместной работы энергоисточников предприятия: котельных, ТЭЦ, ВЭР. Сведение балансов пара

Расходы производственного пара потребителями сильно изменяются как по сезонам года, так и в пределах месяцев, суток и даже часов, и приходы пара от утилизационных установок (УУ) используют различные ВЭР.

Приходы пара от УУ прокатных цехов могут сильно колебаться из-за изменений режимов работы нагревательных печей и прокатных станов (если количество нагретого в печах металла в данный момент превышает потребность стана, то резко снижают количество топлива, сжигаемого в печах). Соответственно снижается сильно паропроизводительность КУ. Такое снижение паропроизводительности сильно влияет на баланс производимого пара по заводу. Для обеспечения надежного пароснабжения потребителей недостаточно свести баланс по средним значениям расходов и приходов и тем более за год, а нужно учитывать реальные графики расходов пара в течение месяца, суток и часа. Баланс пара должен сходиться в любой, самый короткий отрезок времени. Режимы работы оборудования ТЭЦ не зависят от работы технологических агрегатов, т.к. ТЭЦ работает на топливе и режимы ее работы могут устанавливаться в зависимости от потребности пара для покрытия дисбаланса в каждый данный отрезок времени. Однако это не всегда экономически выгодно, т.к. работа турбины с отбором пара даёт экономию топлива только при достаточной загрузке её отборов в течение года, при неполной годовой загрузке отбора. Турбина работает с перерасходом топлива. Для получения экономии топлива должно быть соблюдено неравенство:

Э^т(b_кэс-b^эт) > )

Таким образом, покрытие кратковременных дисбалансов пара путём установки большего числа мощных турбин менее выгодно, чем установка пиковых паровых котлов.

Одним из путей сведения балансов производственного пара является его аккумулирование в периоды избыточного поступления с отдачей пара в то время, когда его не хватает. Применение только аккумуляторной установки задачи балансирования расходов и приходов решить не может. Установка может применяться как вспомогательная установка для покрытия кратковременных дефицитов пара в сочетании с другими компенсирующими установками. Дисбалансы производственного пара возникают из-за неравномерности выдачи пара УУ, следовательно для поддержания, баланса пара по заводу является выравнивание паропроизводительности УУ, путем подтопки т.е. сжигания в УУ топлива. Весьма ценным качеством подтопки является то, что она может автоматически вводиться в действие и в считанные минуты покрывать большие провалы в паровом балансе завода. На заводе необходимы дополнительные пиковые источники пара. Они нужны для покрытия паровых нагрузок в зимние месяцы. Пиковыми источниками производственного пара могут быть основные котлы высокого давления ТЭЦ, если они имеют резерв по паропроизводительности или есть резервный котел. В этом случае производственный пар получают через РОУ.

Вследствие неупорядоченности потребления пара отдельными технологическими потребителями возникает пиковая перегрузка источника пароснабжения, изменяющая параметры пара на входе в установку, что в конечном итоге сказывается на стабильности технологического процесса и качестве выпускаемой продукции. Поэтому нужно рассмотреть задачу оптимального распределения пара между потребителями. В качестве критерия оптимальности выбираются условия равномерности потребления теплоты всеми потребителями предприятия в течение суток, т.е. упорядоченность потребления пара по графику. Т.к. процесс потребления пара нормирован по времени и не должен прерываться, то оптимизация должна осуществляться путём выбора начала потребления для каждого потребителя в течение заданного периода.

На рисунке представлены результаты применения данной методики к упорядочению суточного графика пароснабжения завода сборных железобетонных конструкций (ЖБК) в зимний период эксплуатации, из котороговидно,что существует значительные уменьшения суммарной производительности производственной котельной.

 

 

№49