Geum.ru

Високотемпературні теплотехнологічні процеси та установки (втпу)

Вид материалаДокументы

Содержание


1.2.1. Основні вихідні положення
1.2.3. Вимоги до високотемпературних теплотехнологічних установок
Подобный материал:
1   2

1.2.1. Основні вихідні положення


Промисловий теплотехнологічний комплекс є одним з основних споживачів паливно - енергетичних ресурсів країни. Тільки високотемпературні теплотехнологічні системи за рівнем прямого споживання палива конкурують з ТЕС країни (табл. 1.1). В той самий час ці системи характеризуються низьким ККД паливовикористання (не перевищує часто 15—35%), а також виключно великими потенційними можливостями економії палива. Так, збільшення середнього ККД паливних печей країни в 2 рази (що ще значно нижче принципово можливого) приведе до річної економії палива, наприклад в 35—40 раз перевищуючу планову економію палива в виробництві електроенергії на ТЕС країни.

До недоліків традиційної промислової теплотехнології можуть бути віднесені значні матеріальні відходи; невдосконалення теплових схем; низька інтенсивність процесів тепло- и масообміну та ефективність застосованих теплотехнічних принципів; невдосконалення конструктивних схем огородження технологічних камер и установок; обмеженість застосування прогресивних джерел енергії; відсутність як правило, обмеженої ув’язки технологічного, енергетичного, експлуатаційного аспектів теплотехнологічних систем з задачами охорони навколишнього середовища.

Здолання перерахованих недоліків, що незвичайно важно як при реалізації нових, так і при корінній модернізації діючих теплотехнологічних систем, найкращим чином можливо на базі, яка включає нові технологічні (рис.1.12), енергетичні (рис.1.13), науково-методичні (рис.1.14) та науково-організаційні основи.


Таблиця 1.1 – Приблизне відносне паливоспоживання деяких

високотемпературних теплотехнологічних систем

Види продуктів, що отримуються
Споживання палива у відсотках від спо-живаної на виробництві електроенергії

Електроенергія
100,0

Чавун
30,0 – 35,0

Продукти нафтопереробки
9,5

Цемент
8,5

Прокат, стальні труби, поковки, штамповки
7,5

Мартенівська сталь
5,0

Червона цегла, шамотні та інші вироби
3,5

Кольорові метали
3,5

Віконне скло
0,5












Ідеальна теплотехнологічна система, в основі якої .лежить повна і одночасна реалізація принципів безвідходної технології, характеризується:

І) повним товарним вилученням всіх компонентів вихідної сировини, полуфабрикатів, матеріалів;

2) економним і високоефективним використанням паливно - енергетичних ресурсів;

3) застосуванням замкнутих циклів промислового водовикористання;

4) благоприйнятним виробничим комфортом для людини;

5) забезпеченість охорони навколишнього середовища.

В теперішній час особливе значення приобретают науково - організаційні міроприємства, які направлені на розвиток науково - дослідних робіт по безвідходним технологіям і новим прогресивним теплотехнологічним процесам, на розвернення науково - дослідних робіт по енергетичному забезпеченню, теплотехнічному і конструктивному оформленню нових технологій та їх окремих процесів.

1.2.2. Схема пошуку рішення технічної реалізації технологічного процесу

Один з варіантів пошуку теплотехнічних і конструктивних схем технологічних процесів приведений на рис.1.15. Процедура пошуку не виключає неодноразовий.

Вибір ефективних напрямків енергетичної модернізації діючих установок залежить від значення відношення потоку теплоти через огородження технологічної камери (зони) до потоку теплоти, який поглинається матеріалом, що обробляється в цій камері (зоні), т.п. від значення відношення Qн.с./Qм. Наприклад, при Qн.с./Qм>0, як це проілюстровано даними табл.1.2, найвисший результат з економії палива і під’йому ККД може бути місце тільки при одночасному глибокому зниженні Qн.с./Qм і найбільш повної регенерації теплоти з відхідними газами Qв.г..




Таблица 1.2. – Приклад розрахункової зміни ККД і економії палива в нагревальній печі при зниженні Qн.с./Qм та застосуванні регенерації

теплоти Qв.г..

Величина
Варіант

1
2
3
4
5
6

Теплопоглинання матеріалу в робочій камері Qм
30
25
20
15
10
5

Поток теплоти скрізь огорожу робочої камери Qн.с
0
5
10
15
20
25

Поток теплоти з робочої камери з газами, що відходять
70
70
70
70
70
70

Сума витратної частини теплового балансу, %
100
100
100
100
100
100

Відношення Qн.с./Qм
0
0,2
0,5
1,0
2,0
5,0

ККД нагрівної печі, %
30
25
20
15
10
5

Економія палива при повній регенерації теплоти Qо.г (при Qн.с=const у варіанті), %
70
70
70
70
70
70

При цьому ККД печі, %
100
83,3
66,6
50
33,3
16,6

Економія палива при зниженні Qн.с./Qм до нуля (регенерація теплоти Qо.г. відсутня), %
0
16,6
33,3
50,0
66,6
83,3

При цьому ККД печі, %
30
30
30
30
30
30

Економія палива при повній регенерації теплоти Qо.г та зниженні Qн.с./Qм до нуля, %
70
75
80
85
90
95

При цьому ККД печі, %
100
100
100
100
100
100


1.2.3. Вимоги до високотемпературних теплотехнологічних установок

Сукупність загальних сучасних вимог може бути сформулювана на базе важливих технологічних, експлуатаційних, економічних, екологічних і науково-технічних проблем, вирішення яких націлено на забезпечення:

1) високу устойчивість нових технічних рішень від швидкого морального старіння;

2) благоприємних умов проведення заданого технологічного процессу (технологічного комфорта);

3) благоприємних умов обслуговування установок і систем (експлуатаційного комфорта);

4) високих енергоекономічних показників і низьких загальних издержек виробництва і природи.

Загальні вимоги, реалізація яких сприяє забезпеченню високої стійкості нових теплотехнологічних установок від швидкого морального старіння, включають:

а) можливість реалізації перспективної производительности в сполученні з високою удельною производительность, що не тільки робить нові теплотехнологічні установки чи системи конкурентноздібнми з існуючими крупними системами, но й відкриває шляхь подальшму їх удосконаленню на базі збільшення одиничної потужності;

б) можливість реалізації в даній уcтановці, системі більшої кількості технологічних процесів, що способствует досягненню більшої стійкості нових ідей нових решень при окремих невдачах їх засвоєння, створює більш прочну основу універсального (а потому, економічно і більш вигіднішого) їх використання, стимулює формування більшої убежденности та настойчивости наукових колективів в реалізації нових рішень;

в) закладені в основу нових технічних рішень теплотехнічні принципи повинні відкривати шляхи оптимізації роботи окремих зон (камер) установок (систем), щоб мати можливість подальше радикально поліпшувати їх роботу на базі як традиційних джерел енергії технології.

Основні вимоги, задовалення яких формує соответствующий технологічний комфорт в установках і системах, включают:

а) можливість досягнення високого рівня температур процесу і забезпечення широкого діапазона їх регулювання, що створює найбільш благоприємні умови проведення фізико-хімічних стадій багатьох технологічних процесів;

б) можливість досягнення високої термічної, фізичної і хімічної однорідності готового продукта і наявність засобів управлення процесами, що визначають однорідность, що створює предпосилки найбільш якісного завершення технологічного процесу;

в) можливість забезпечення високого ступеня удержання в готовому продукті заданих компонентів початкових матеріалів, полуфабрикатів, шихт, що в ряді випадків є вирішальним фактором в визначенні перспективності того чи іншого варіанту теплотехнічного оформлення для даного технологічного процесса.

Основні вимоги, задоволення яких формирують соответствующий експлуатаційний комфорт обслуговування теплотехнологічних установок и систем, включають:

а) непреривність технологічного процесу, що і відкриває шлях до найбільш удосконалених схем комплексної автоматизації і механізації, к прогресивним схемам управління і утворенню крупнотоннажних поточних ліній виробництва;

б) наявність відносно невисокої маси обробляємого матеріала, одночасно находящогося в робочій камері теплотехнологічної установки, що дозволяє забезпечити більш високу чутливість її до змін визначальних параметрів, знизити тривалість пускових і остановочних періодів і зменшити витрати матеріалів на «промивку» технологічних зон установки, системи;

в) органічне сочетание технологічних зон (камер) установки без технічно і теплотехнічно складних транспортних переходів між ними, а також органічне сочетание тexнoлoгічниx зон і теплотехнічних елементів, що в подальшому приводит не тільки до компактності установок і систем, але й до підвищення надійності їх роботи;

г) високу герметичність технологічних камер і теплотехнічних елементів технологічної установки.

Основні вимоги, реалізація яких сприяє досягненню високих енергоекономічних показників теплотехнологічних установок і малих загальних издержек виробництва і природи, включають:

а) можливість ефективної переробки початкових матеріалів, полуфабрикатів, шихт при мінімальній попередній їх підготовці, що в багатьох випадках суттєво знижує їх потери, загрязнення території, затраты на подготовчі операції;

б) найбільш низькі потери технологічної сировини і продуктів в робочих зонах установок і систем;

в) тривалу і безперервну робочу компанію технологічних установок і систем;

г) високу теплову герметичність огородження, особливо високотемпературних технологічних камер і зон;

д) можливість організації глибокого регенеративного використання теплових відходів технологічних зон (камер) установок для забезпечення найбільш низького рівня видимої витрати палива і можливість організації в необхіднх випадках глибокого зовнішнього тепловикористання, яким реалізуються додаткові косвенні шляхии зниження витраити палива (енергії).