<<
>>

4.4.8. Установки и способы утилизации сбросного теплас использованием тепловых трансформаторов

В последнее время вновь возрастает интерес к методам утилизации тепла с использованием абсорбционных тепловых трансформаторов [1, 5, 6, 20-22, 26, 28, 45, 49-51].

В зависимости от схемы соединения, режимов работы, потенциала подводимых и отводимых источников энергии различают три основных вида работы в режиме: холодильной машины; понижающего трансформатора (теплового насоса); повышающего трансформатора.

Символические схемы трех вышеперечисленных режимов представлены на рис. 4.17. Схема I - режим холодильной машины. Подводя в термотрансформатор тепловую энергию высокого потенциала QB и отводя к окружающей среде тепло среднего потенциала Qc, получают холод QH. В термотрансформаторе - холодильной машине величина QB всегда больше Qh.

Рис. 4.17. Символические схемы тепловых трансформаторов:

QB, Qc, QH - тепловые потоки высокого, среднего и низкого потенциалов

(относительно друг друга)

Схема II - режим теплового насоса. Подводя в термотрансформатор тепловую энергию высокого QB и низкого потенциалов QH, получают тепло среднего потенциала Qc. В тепловом насосе Qc всегда больше QB.

Схема III - режим повышающего термотрансформатора. Подводя в термотрансформатор тепло среднего потенциала Qc и отводя в окружающую среду тепло низкого потенциала QH, получают тепловую энергию более высокого потенциала QB, причем QB всегда меньше Qc.

С помощью термотрансформатора I типа сбросное тепло может производить холод для технологий и кондиционирования помещений.

Сбросное тепло в термотрансформаторе II типа может производить больше тепла по объему, чем затрачено прямого.

Используя сбросное тепло в термотрансформаторе III типа, можно получать тепло более высокого потенциала (температуры), чем имеют подводимые источники.

На рис. 4.18 представлена принципиальная схема использования тепла ВЭР для выработки высокопотенциального холода в абсорбционном термотрансформаторе, заправленном водно-солевым раствором, например, раствором бромистого лития. Тепло от источника ВЭР подводится к абсорбционной холодильной машине (АХМ) и подается в трубное пространство подогревателя генератора 1, в результате чего происходит выпаривание раствора бромистого лития. Образовавшиеся пары воды перетекают в конденсатор 2, трубчатка которого охлаждается оборотной водой или воздухом. Сконденсированные пары воды подаются на орошение трубчатки испарителя 4, отбирают тепло от захолаживаемой воды, охлаждая ее, вновь испаряются и перетекают в абсорбер 3. Абсорбер орошается выпаренным крепким раствором из генератора 1 машины. Пары воды поглощаются крепким раствором, разбавляя его. Процесс абсорбции паров воды сопровождается выделением тепла и поднятием температуры раствора. Отвод выделяющегося тепла осуществляется через трубчатку охлаждающей водой. Разбавленный раствор подается вновь в генератор машины, где упаривается. Цикл повторяется. Захоложенная вода с температурой 5-20 °С используется, например, для охлаждения, как показано на схеме, технологических колонн.

На рис. 4.19 представлена принципиальная схема использования тепла ВЭР с абсорбционным тепловым насосом (АТН) аналогичной конструкции, что описана выше. Принципиальное отличие заключается в режимах работы термотрансформатора: вместо охлаждающей воды в трубчатки абсорбера и конденсатора подается нагреваемая вода, а в трубчатки испарителя подается не захолаживаемая вода (по температуре), а более высокотемпературный теплоноситель на уровне 30-50 °С. Нагретая вода с температурой 60-70 °С используется в системах горячего водоснабжения и отопления.

Рис. 4.18. Принципиальная схема использования тепла ВЭР для выработки высокопотенциального холода:

1 - генератор; 2 - конденсатор; 3 - абсорбер; 4 - испаритель;

5 - теплоноситель; 6 - технологическая колонна; 7 - продукт;

8 - захоложенная вода; 9 - охлаждающая вода; 10 - источник ВЭР

Рис.

4.19. Принципиальная схема использования тепла ВЭР

с тепловым насосом:

1 - генератор; 2 - конденсатор; 3 - абсорбер; 4 - испаритель; 5 - источник ВЭР среднего потенциала; 6 - источник ВЭР низкого потенциала; 7 - нагреваемая

вода; 8 - нагретая вода к потребителю

На рис. 4.20 представлена принципиальная схема использования тепла ВЭР с абсорбционным повышающим термотрансформатором (АПТ). Конструктивно повышающий термотрансформатор состоит из тех же элементов: генератор, конденсатор, испаритель, абсорбер. Режим работы его ведется таким образом, что процесс в абсорбере сопровождается более высокотемпературным разогревом слабого раствора в процессе поглощения паров воды, чем в описанных выше I и II режимах. Это соответственно позволяет получать в трубчатках абсорбера более горячий теплоноситель, но объемы его существенно ниже, чем в режиме теплового насоса.

Рис. 4.20. Принципиальная схема использования тепла ВЭР с повышающим термотрансформатором:

1 - генератор; 2 - конденсатор; 3 - абсорбер; 4 - испаритель; 5 - тепловой потребитель; 6 - источники ВЭР; 7 - охлаждающая вода

В НПФ «Техэнергохимпром» совместно с ИТФ СО РАН (г. Новосибирск), ОКБ ИТФ АН УССР (г. Киев), ЛТИХП (г. Санкт-Петербург), СКБ «Энергохиммаш» (г. Новосибирск) велись многолетние работы по созданию абсорбционных бромисто-литиевых термотрансформаторов двух первых типов - холодильная машина и тепловой насос [22, 26, 49-51, 54].

Такие машины были разработаны, смонтированы и испытаны на Стерлитамакском ПО «Сода» в 1975-1980 гг.

Успешные испытания послужили основой для разработки целого ряда абсорбционных холодильных машин и тепловых насосов. Испытывались абсорбционные бромисто-литиевые холодильные машины с водяным охлаждением АБХМ-Ор-1,0 мощностью (холодопроизводительностью) 1 МВт, с воздушным охлаждением АБХМ-В-0,75 мощностью 0,75 МВт.

Первая конструкция после доработки испытывалась и в режиме теплового насоса.

Технические характеристики АБХМ-Ор-1,0:

Холодопроизводительность, МВт

при обогреве генератора паром 0,15 МПа              0,93

при обогреве генератора горячей водой 90 °С 0,58 Температура охлаждаемой воды, °С

на входе в испаритель              22

на выходе из испарителя              18

Температура охлаждающей воды, °С              26

Масса машины с бромидом лития, т              17,2

Габариты машины (длина х ширина х высота), м 6,0 х 1,5 х 3,0

л

Расход охлажденной воды, м /ч              250

л

Расход охлаждающей воды, м /ч              300

Расход пара, т/ч              2,3

Тепловой коэффициент              0,63

Испытания данной машины в режиме теплового насоса позволили выйти на величину теплового коэффициента, равную 1,4—1,5.

На Стерлитамакском ПО «Сода» прорабатывалась комплексная ре- сурсо- и энергосберегающая схема содового производства. Ее основные элементы: получение горячей воды за счет ВЭР, использование части ее в абсорбционной холодильной машине для выработки захоложенной воды (от +10 до +15 °С), и использования ее для охлаждения карбонизационной колонны. Это должно привести к экономии топлива, воды, сырья и увеличению производительности производства в летний период года.

Последнее объясняется следующим.

Ряд химических производств потребляют значительное количество охлаждающей воды для отвода избыточного тепла экзотермических реакций. Для этого используют системы оборотного водоснабжения и речную воду. В летнее время температура охлаждающей воды на 5-15 °С превышает регламентные значения. Это приводит к ухудшению теплообмена, снижает отвод избыточного тепла от химических аппаратов, затрудняя или замедляя ведение химического процесса и, соответственно, снижая производительность оборудования, мощность производства в целом, вызывает перерасход сырья и энергоресурсов.

По данным обследований, проведенных сотрудниками НПФ «Техэнергохимпром», это наблюдается в производстве кальцинированной соды, аммиака, метанола, уксусной кислоты, ацетальдегида, шенита и др. [2, 26]. Причем недовыработка продукции по этой причине достигает 3-5 % от годовой выработки. Применение искусственного охлаждения оборотной воды с помощью компрессионных холодильных машин неэкономично из-за больших затрат на электрическую энергию.

Применение абсорбционных холодильных машин, работающих на дешевом сбросном тепле, решает одновременно задачи утилизации сбросного тепла, производства дешевого холода, повышения мощности производства и, в конечном счете, повышения рентабельности производства.

Испытания в Стерлитамаке системы «АБХА - карбоколонна содового производства» полностью подтвердили эти выводы [20].

<< | >>
Источник: В.М. Малахов, А.Г. Гриценко, С.В. Дружинин. ИНЖЕНЕРНАЯ ЭКОЛОГИЯ МОНОГРАФИЯ В трех томах Том 1. 2012

Еще по теме 4.4.8. Установки и способы утилизации сбросного теплас использованием тепловых трансформаторов:

  1. 3.1. Физические и комбинированные способы конверсии растительного сырья
  2. Характеристика технического фурфурола, реализация его и образовавшихся отходов при ректификации.
  3. 5.2.3 Утилизация послеспиртовой барды в качестве жидкой фазы при биоконверсии пульпы отрубей
  4. 4.4. Отходы производства гидролизного этилового спирта, кормовых дрожжей и пути их утилизации
  5. 4.4.3. Утилизация осадков очистных сооружений
  6. Сернокислотный гидролиз активного ила и способы использования его гидролизата.
  7. Утилизация сгущённых осадков очистных сооружений.
  8. БЕЛОРУССКАЯ КУКЛА КАК ИННОВАЦИЯ И ФАКТОР ФОРМИРОВАНИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ А.В. Калашникова, В.Е. Жидович
  9. § 7. Способ, средства, время и обстановка совершения преступления как признаки объективной стороны преступления и значение этих обстоятельств для уголовной ответственности
  10. 5.7. Психологические установки
  11. § 2. Формирование способов усвоения общественного опыта
  12. СПОСОБЫ РАЗРЕШЕНИЯ МЕЖЭТНИЧЕСКИХ КОНФЛИКТОВ
  13. АЛЮМИНИЯ ФТОРИД ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ МЕТОДОМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
  14. Вывоз шин на свалку