Чейлытко ВЭР

223

споживачів додатково підігрівається гострою парою в піковому підігрівачі 7. Цю схему можна застосовувати при високоякісному очищенні.

Рисунок 12.1 - Принципова схема використання відпрацьованої пари для теплопостачання

Вироблення електроенергії. Відпрацьована пара для вироблення електроенергії може використовуватися в турбінах м'ятої пари

1 - виробничий агрегат; 2 - пароочисник; 3 - турбіна м'ятої пари; 4 - турбіна подвійного тиску; 5,6 - теплові акумулятори ; 7 - парогенератор; 8 - теплофікаційна турбіна

Рисунок 12.2 - Схеми використання відпрацьованої пари для вироблення електроенергії

224

У зв'язку з тим , що електропостачання сезонного характеру не має, а надлишки виробленої електроенергії завжди можуть бути передані в загальну електромережу, то, як правило, коефіцієнт дорівнює або близький до одиниці. Це значно полегшує цілорічне використання відпрацьованої пари і робить вельми перспективними комбіновані установки для теплопостачання та вироблення електроенергії.

Комбіноване використання відпрацьованої пари. За схемою комбінованого використання теплоспоживач включається на лінії між пароочищувачем і турбіною. В теплоутилізаційній установці (рис. 12.3 ) пара з парогенератора 1 надходить на виробничий агрегат 3, на турбіну подвійного тиску 12 і паровий привід живильного насоса 10. Влітку відпрацьована пара використовується в основному в турбіні 12 для виробництва електроенергії, взимку в теплообміннику 7 для підігріву сітьової води.

Схема дає можливість вільно перерозподіляти потоки відпрацьованої пари між електрогенеруючою установкою і тепловими споживачами.

Отримання холоду. Потреби промисловості в холоді безперервно зростають. Великими споживачами холоду є заводи хімічної, металургійної, харчової та ряду інших галузей промисловості. Холод все більше застосовується в технологічних процесах, для кондиціонування повітря, одержання штучного льоду і різних цілей, пов'язаних з низькими температурами.

225

1 - парогенератор ; 2 - проміжний пароперегрівач; 3 - виробничий агрегат; 4 - пароочисник; 5 - тепловий акумулятор; 6 - споживачі тепла; 7- теплообмінник ; 8 - бак живильної води ; 9 - хімводоочистка ; 10 - живильний насос ; 11 - конденсатор ; 12 - турбіна подвійного тиску

Рисунок 12.3 - Схема теплоутилізаційної установки для вироблення електроенергії і теплопостачання

Переважна більшість підприємств оснащена нині компресійними холодильними машинами (рис.12.4). Ці машини складні і коштовні, а головне - для виробництва холоду витрачають дуже багато електричної енергії. Електричну енергію можуть замінити теплові відходи, наявні в надлишку майже на кожному хімічному, металургійному, нафтохімічному підприємстві, тобто саме в тих галузях виробництва, які є основними споживачами холоду. Отримання холоду за рахунок теплових відходів здійснюється в абсорбційних холодильних машинах.

226

1 - пароочисник; 2 - виробничий агрегат; 3 - парогенератор; 4 - теплофікаційна турбіна; 5 - споживач електроенергії; 6 - споживач тепла; 7 - споживач холоду; 8 - конденсатор; 9 - теплообмінник; 10 - абсорбційна холодильна установка; 11 - бак живильної води; 12 - живильний насос

Рисунок 12.4 - Схема комплексного використання тепла відпрацьованої пари влітку і взимку

12.2 Принципові схеми використання тепла виробничої води

Нагріту виробничу воду можна використовувати для теплопостачання та гарячого водопостачання, агротеплофікації і для вироблення електроенергії.

Агротеплофікація.

Перспективним є споживання цих вод у сільському господарстві. Теплові електростанції розташовуються в основному у великих містах і промислових центрах з великою кількістю населення. Цілорічне постачання населення свіжими овочами викликає необхідність розвитку парникового господарства. Необхідну температуру парникового грунту і повітря підтримують прокладкою в грунті нагрівальних труб і пристроєм зрошувальної системи перекриттів парникових приміщень. При суцільному

227

плівковому зрошуванні перекриттів всередині парників може підтримуватися задана температура. Застосування азбоцементних труб і установка в необхідних випадках економайзерів низького тиску ня для нагріву циркуляційної води ТЕЦ дозволяють передавати утилізоване тепло на віддалені відстані з високою економічністю.

Вироблення електроенергії. Значні кількості нагретої виробничої води на промислових підприємствах не завжди можна використовувати для теплопостачання у зв'язку з обмеженою потребою в теплі і сезонним характером теплоспоживання. У ряді випадків ефективне застосування цього виду ВЕР для вироблення електроенергії (рис. 12.5)

Рисунок 12.5 - Принципові схеми використання фізичного тепла нагрітої виробничої води для вироблення електроенергії

Ефективні електроенергетичні методи використання гарячої води в комплексі з іншими енергоресурсами в умовах енергопостачання промислових підприємств за комбінованою схемою.

Розглянемо дві схеми використання нагрітої води із замкнутою циркуляцією теплоносія (рис. 12.5). Нагріта вода від виробничих охолоджуваних установок 1 надходить у випарник 2. У випарнику підтримується тиск нижче тиску насичення при температурі теплоносія. Завдяки цьому частина води випаровується і отримана насичена пара

228

надходить за схемою а) в конденсаційну турбіну 3. Сконденсована в конденсаторі 4 пара і вода, що залишилася після випаровування насосами 5 подається знову на виробничі охолоджувані установки. Цими установками можуть бути агрегати, що мають систему охолодження конструктивних елементів, а також обладнання для охолодження виробничих відходів та технологічної продукції. Для спорудження установки за схемою а) потрібна спеціальна утилізаційна турбіна низького тиску з відповідним комплексом споруд систем водопостачання, електричного обладнання, будівель та інших пристроїв, а також персонал для обслуговування турбоагрегатів і пов'язаних з ним допоміжних пристроїв. Більш простими в споруді, з мінімальними капітальними витратами і експлуатаційними витратами є установки, виконані за схемою б). У цьому випадку передбачається розміщення випарників безпосередньо на заводській ТЕЦ і подача вторинної пари в частину низького тиску теплофікаційної турбіни з проміжним впусканням пари 6.

У теплофікаційних турбінах з відбором і конденсацією при завантаженні відборів пропускна здатність по пару частини низького тиску турбін повністю не використовується. Так, в турбіні з одним регульованим відбором вона не використовується в розмірі

де i0 , iВІДБ , iК - ентальпія пари відповідно при впуску в турбіну, у відборі і під час надходження в конденсатор.

Звідси, потужність яку розвиває теплофікаційна турбіна менше ніж потужність яку можливо отримати при повному завантаженню її проточної частини.

230

Пароводяні акумулятори акумулюють пару конденсацією за допомогою води в момент підвищення тиску в акумуляторі. Розрядка акумулятора здійснюється випаровуванням води при зниженні тиску в акумуляторі, тому вони називаються акумуляторами знижуючого тиску.

Водяні акумулятори акумулюють теплу або гарячу воду при постійному тиску. Водяні акумулятори бувають циркуляційного і витіснюючого типу. В акумуляторах циркуляційного типу зміна ступеню зарядки відбувається за рахунок зміни кількості води, яка знаходиться в акумуляторі, в акумуляторах витіснюючого типу - за рахунок зміни в ньому кількості гарячої води, що витісняється холодною водою, або навпаки.

Водяні акумулятори самі пар не віддають, а включені лише в систему підігріву води. Ці акумулятори здатні знімати списи навантаження великої тривалості у зв'язку з великою питомою акумулюючою здатністю об’єму. Пароводяні аккумулятори можуть економічно покривати списи навантаження тривалістю тільки в кілька годин.

Пароводяні акумулятори. Отримали широке застосування акумулятори знижувального тиску. До них відносяться пароводяні акумулятори Рато і Рутса.

Термічні основи роботи цих акумуляторів однакові і полягають у тому, що кожному значенню тиску насиченої пари відповідає строго певна температура. При зміні тиску суміші води і пари повинна змінитися і температура цієї суміші до значення температури насичення при новому тиску. При підвищенні тиску частина пари конденсується і виділилася теплота пароутворення, яка викликає підвищення температури. При зниженні тиску знижується температура суміші і звільнене тепло йде для випаровування частини води. Однак , незважаючи на тотожність принципу дії, ці акумулятори відрізняються не тільки конструктивним оформленням, а й областю застосування.

231

Акумулятори Рато призначаються для вирівнювання коливань в надходженні відпрацьованої пари від машин періодичної дії і машин, що працюють із змінним навантаженням, при використанні її в установках з постійним навантаженням. Ці акумулятори працюють при низьких тисках (нижче 0,2 МПа ) і при перепаді тиску у акумулятора від 0,2 до 0,1 МПа (зазвичай 0,12-0,1 МПа). Таким чином , акумулятори Рато використовуються у вузькій області для вирівнювання миттєвих коливань парового навантаження. Їх робота аналогічна роботі, виконуваної маховиком в періодично діючих машинах.

Акумулятори Рутса (рис. 12.7) призначаються для вирівнювання тиску у виробників і споживачів тепла. Включаються акумулятори Рутса між двома мережами постійного, але різного тиску, з якими вони з'єднуються за допомогою двох автоматичних (зарядного і розрядного) клапанів. Працюють вони при високих тисках. Перепад тиску у акумулятора Рутса досягає кілька десятих мегапаскалей , тому його здатність вирівнювати тиск значно більше, ніж у акумулятора Рато.

Порівняємо принципові схеми включення акумуляторів Рато і Рутса. У схемі а) пара від котла 1 поступає в машину 2, що працює з змінним навантаженням. Тиск пари на ділянці парогенератор – вихлопний патрубок машини знижується на величину (Рк - 0,2) МПа. Акумулятор Рато 3 вирівнює короткочасні коливання парового навантаження і пара з постійним тиском 0,2 МПа надходить в машину 4 або пароприймач, що працює з постійним навантаженням. У схемі б) акумулятор Рутса 5 працює паралельно з машиною 4, що має постійне навантаження, і вирівнює коливання витрати пари машиною 2, підтримуючи постійний тиск в парогенераторі 1.

Застосовувані в даний час акумулятори Рато мають діаметр циліндричного корпусу 2,5-3 м , довжину 7,5-9 м, робочий об'єм води до 40 м3 і пропускну здатність до 20 т пари на годину.

232

Як раніше вказувалося, акумулятори Рато служать проміжною ланкою між машинами періодичної дії і установками з постійним навантаженням, що необхідно враховувати при розрахунку акумулятора.

Складемо рівняння теплового балансу акумулятора,

де D1 , D2 - кількість пари, що поступає до акумулятора та пари, що відбирається з нього, кг/год.;

r - середня теплота пароутворення;

де i1 , i2 - ентальпії пари при зарядці та розрядці акумулятора при тиску Р1 та Р2.

У лівій частині рівняння позначена кількість тепла, яке виділяється при конденсації в акумуляторі надлишку пари, що утворюється під час робочого періоду машини. Права частина показує кількість тепла, яке поглинається водою, що знаходиться в акумуляторі за той же період. Втратами тепла в навколишнє середовище нехтуємо.

З цього рівняння знаходимо масу води в акумуляторі,

З рівняння матеріального балансу акумулятора,

знаходимо кількість пари, що відбирається з акумулятора,

Отримаємо: