Использование теплоты парового конденсата

Анализ использования топливно-энергетических ресурсов на про- мышленных предприятиях показывает, что на многих из них не уделя- ется необходимое внимание сбору парового конденсата, использованию теплоты и возврату его тепловому источнику (котельной, ТЭЦ).

Вместе с тем количество возвращаемого теплоисточнику конденсата и его температура влияют на удельный расход топлива на отпуск пара. Чем больше количество возвращаемого конденсата и его температура, тем меньше требуется химически очищенной воды для приготовления пита- тельной воды и меньше расход теплоты на технологические нужды хими- ческой водоочистки (ХВО). Кроме того, уменьшение возврата конденсата ухудшает качество питательной воды, что при соблюдении соответствую- щего водного режима в барабане котла приводит к увеличению продувки.

 

Составление пароконденсатного баланса

Для определения выхода парового конденсата от различного теп- лоиспользующего оборудования составляются пароконденсатные ба- лансы. Эти балансы позволяют оценить возможности использования конденсата и его потери. На основании балансовых данных разрабаты- ваются мероприятия по сокращению потерь пара и конденсата.

Для составления пароконденсатного баланса необходимо обеспе- чить:

• составление схемы потребления пара и возврата конденсата от теплоиспользующего оборудования;

• составление схемы учета расхода пара;

• сбор данных по паропотреблению и возврату конденсата за два- три предыдущих года помесячно;

• сбор данных по проектным тепловым характеристикам теплоис- пользующего оборудования (поверхность нагрева, параметры потреб- ляемого пара, тепловая нагрузка); сопоставление фактических и проект- ных данных по потреблению пара;

• проверку наличия стационарных приборов учета расхода пара;

• проверку теплоиспользующего оборудования, конденсатоотвод- чиков и конденсатного хозяйства;

• составление списка дополнительных приборов, которые необхо- димо установить для замера отдельных показателей (манометры, тер- мометры и др.).

 

Теплота парового конденсата

При температуре конденсата выше 100 °С и снижении давления до значения, соответствующего состоянию насыщения, происходит вски- пание конденсата и образование пара вторичного вскипания. Количест- во теплоты, кДж/год, которая может быть сэкономлена при утилизации пара вторичного вскипания, поступающего из открытых систем:

Q b вт × G

× h × T,

(2.3.1)

 

где

b вт = (h k ¢

- hk ¢  )

п2 k

п

 

G k

h k ¢

– доля пара вторичного вскипания;

r 2

– количество возвращаемого в бак конденсата, кг/ч;

, h k ¢  – энтальпия конденсата после аппарата и при входе в сбор-

ный бак, кДж/кг;

h 2 – энтальпия пара в сборном баке, кДж/кг;

r ₂ – теплота парообразования при давлении в сборном баке, кДж/кг;

Т – время работы, ч/год.

Приближенное количество образующегося пара вторичного вски-

пания при отношении

p 1 приведено далее:

p 2

p 1 p 2	1,2	1,5	2,0	3,0	5,0	7,0	11,0	30,0
кг/кг	0,013	0,0221	0,0387	0,0637	0,0985	0,123	0,160	0,260

 

В конденсате может присутствовать также некоторое количество пролетного пара:

прол1

, b           p p = x(2.3.2-)

где x – доля пролетного пара от массы конденсата при перепаде давле- ния в 0,1. В расчетах x можно принимать равным 0,01–0,02;

1, p ₂ p – давление до конденсатоотводчика и за ним.

При 2

0,577 p

1: прол

p 0³,5 b кг/кг×.

Годовая экономия теплоты, кДж, при осуществлении возврата кон- денсата с теплоиспользующих установок, оборудованных конденсато- отводчиками, определяется как:

D Q = G k   (h 1п+1  x

× r) T,

(2.3.3)

где

G k – количество неиспользуемого (сливаемого) конденсата, кг/ч;

h ₁ – энтальпия конденсата при давлении в аппарате, кДж/кг;

п – доля пролетного пара после конденсатоотводчика, кг/кг;

r ₁ – теплота испарения при первоначальном давлении в аппарате, кДж/кг;

T – число часов работы аппарата в год.

 

Углеаэрозольное топливо

Для обеспечения потребности народного хозяйства России в тепло- вой и электрической энергии в стране создана мощная система центра- лизованного тепло- и энергоснабжения потребителей, ориентированная в основном на использование традиционного органического топлива (угля, нефтепродуктов и природного газа). В последние десятилетия в топливно-энергетическом балансе страны подавляющая доля (более

70 %) принадлежит природному газу и мазуту. Однако в связи со значи- тельной выработкой основных месторождений и истощением запасов нефти и газа, постоянным ростом цен на нефть и газ, как на мировом, так и на внутреннем рынке, роль твердого топлива в топливно- энергетическом балансе страны возрастает.

Перевод тепловых электростанций (ТЭС) и промышленных ко- тельных с газомазутного топлива на уголь с организацией его пылевид- ного сжигания в топках котлов весьма сложен. Такая работа сопряжена

с большими капиталовложениями и длительной остановкой котлов электростанций и котельных на реконструкцию. Кроме того, сжигание угля в пылевидном состоянии существенно ухудшает экологическую обстановку в районе его использования.

Для улавливания вредных веществ, выбрасываемых с продуктами сгорания угля («летучая зола», оксиды серы и азота, монооксид углеро- да и др.), требуется применение весьма дорогостоящего оборудования, существенно увеличивающего себестоимость вырабатываемой энергии.

Одним из решений возникшей проблемы в энергетике является пе- ревод ТЭС на новое конкурентоспособное экологически чистое углеаэ- розольное топливо (УAT), созданное российскими исследователями. По своим теплотехническим свойствам оно существенно отличается от ха- рактеристик горения исходного угля, что также способствует снижению образования вредных веществ в продуктах сгорания.

Важными отличительными особенностями горения потока частиц УАТ являются их воспламенение и горение до завершения процесса ис- парения влаги из объема частиц, что существенно интенсифицирует процесс горения. Процесс горения частиц УАТ, образуемых при его распылении в топочном объеме, протекает, как правило, в диффузион- ном режиме, что позволяет вести его с очень малыми избытками возду- ха (5–7 %), т. е. процесс аналогичен горению мазута.

Интенсивность диффузионного режима горения топлива слабо за- висит от температуры процесса, что позволяет обеспечить высокую скорость выгорания частицы УАТ даже при относительно низких тем- пературах горения. Процесс горения распыленного УАТ отличается вы- сокими скоростями горения на начальных стадиях процесса и короткой фазой горения топлива в целом. Полнота выгорания топлива составляет 98,5–99,7 % при абсолютно полном сжигании ультратонких частиц уг- ля.

УАТ является экологически чистым топливом не только из-за рез- кого снижения вредных выбросов с продуктами его сгорания в атмо- сферу, но и из-за возможности обеспечения экологической чистоты при его приготовлении, хранении и транспортировке. Более того, остающая- ся в результате обогащения твердая часть минералов может использо- ваться в качестве как наполнителя в производстве строительных изде- лий.

Основная задача получения дешевого и качественного нового угольного топлива с высокими энергетическими свойствами, обладаю- щего экологической чистотой, решается за счет супертонкого сухого измельчения угля (менее 20 мкм), его максимальной сухой очистки от минеральной зольной составляющей и оптимального увлажнения.

Реакционная способность угля зависит не только от таких характе- ристик, как выход летучих, содержание водорода и кислорода, пластич- ность и способность к пиролизу, но и от величины поверхности частиц. При одной и той же массе ультратонких частиц уголь обладает на поря- док большей поверхностью, чем обычная угольная пыль, и содержит на два порядка больше частиц.

Преимущества внедрения на угольных ТЭЦ России нового обору- дования по топливоприготовлению состоят в возможности обеспечения значительного сокращения затрат на непосредственно топливоприго- товление и утилизацию отходов угольных ТЭЦ, а также в возможности проведения технического переоборудования и замены физически и мо- рально устаревшего оборудования по помолу угля на новое, высокоэф- фективное оборудование супертонкого помола.

Внедрение УАТ в энергетику России позволит успешно заменить дорогостоящие газ и мазут, являющиеся высоколиквидным экспортным продуктом, на уголь, что значительно повысит энергоэффективность всей российской экономики.