Утилизация тепловых ВЭР

Тепловые ВЭР отличаются разнообразием видов и параметров. Их энергетический потенциал определяется физической теплотой различных продуктов, отходов производства и отработанных теплоносителей. К ним относятся: уходящие газы от котлов, печей, сушилок и другого технологического оборудования; вода, нагретая при охлаждении технологического оборудования; воздух, выбрасываемый из систем вентиляции; канализационные стоки; охлаждаемые продукты и др. Наиболее распространенными приемами утилизации тепловых ВЭР является рециркуляция - многократное частичное или полное возвращение потока газов, жидкости или твердых веществ в технологический процесс и рекуперация - возвращение части энергии для повторного использования в технологическом процессе.

Значительная часть промышленных тепловых ВЭР обладает высоким потенциалом и легко могут быть использованы для непосредственного отбора тепла без дополнительных преобразований. Наиболее показательным примером утилизации высокопотенциальных тепловых ВЭР является отбор теплоты конденсации отработанного в турбинах ТЭЦ пара и использование ее для нагрева воды - теплоносителя для систем теплоснабжения. Этот приём обеспечивает значительное повышение КПД ТЭЦ по сравнению с обычными тепловыми электростанциями (см. п. 1.3, рис. 1.3) и снижение расхода топлива на отопление жилых массивов и промышленных предприятий.

Использование энергии отработанного пара на предприятиях пищевой промышленности (молочные и спиртовые заводы, сахарное производство и др.) позволяет сэкономить большое количество энергии на сушку получаемой продукции и отопление помещений.

Установка современного котельного оборудования для отопления небольших производственных, административных и жилых помещений позволяет использовать теплоту отработавших в топке котла газов для горячего водоснабжения. Значительный резерв экономии содержится в использовании тепловой энергии двигателей внутреннего сгорания как стационарных (дизельэлектрические станции), так и на транспорте.

Для отбора теплоты широко используют тепловые трубы различной конструкции. Циркулирующая внутри трубы жидкость испаряется на одном конце трубы, отбирая тепло от нагретого тела, и конденсируется на другом конце, отдавая тепло холодному телу.

Физическая теплота основной и побочной продукции животноводства, пищевой и перерабатывающей промышленности относится к низкопотенциальным ВЭР, которые утилизируется с помощью теплообменников и теплонасосных установок. Принцип работы простейшего противоточного теплообменника показан на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схема простейшего теплообменника

Требующий охлаждения тёплый продукт подаётся в спиральный трубопровод, помещённый в трубчатый кожух. Через весь объём кожуха прокачивается вода, отбирающая тепло от охлаждаемого продукта. За счёт противотока воды и охлаждаемого продукта повышается эффективность теплопередачи от продукта к воде.

Для оценки качества работы теплообменников используют коэффициент утилизации теплоты К_т, под которым понимают отношение количества тепловой энергии на выходе W_в к тепловой энергии охлаждаемого продукта W_n, подлежащей утилизации, т.е.

,

Для теплообменников различных типов и конструкций значение К_т колеблется в пределах 0, 2...0, 8.

Представляют интерес разработанные белорусскими учеными адсорбционные холодильные системы, которые не имеют компрессора и других сложных элементов. При этом для работы такой системы может быть использована теплота отходящих вентиляционных или топочных газов.

Низкотемпературные вентиляционные выбросы используются в системах микроклимата животноводческих помещений для подогрева приточного воздуха, для обогрева бытовых и жилых помещений, теплиц и др. Утилизация тепловой энергии отработанного вентиляционного воздуха осуществляется с помощью рекуперационных теплообменников различных конструкций и в сочетании с тепловыми насосами (см. п.4.3.3). Теплообменники значительно дешевле теплонасосных установок, но не всегда обеспечивают необходимое повышение приточного воздуха и достаточно высокий коэффициент утилизации теплоты К_т. Поэтому наиболее перспективны системы с последовательным включением теплообменника и теплового насоса, позволяющие с максимальным эффектом использовать тепло отработанного воздуха (см. табл. 4.1).

Таблица 4.1