ТЕПЛО ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

Технологическим процессам производства в ряде случаев сопутствуют тепловые отходы в виде тепла нагретого производственного продукта, отходящих газов, пара и горячей воды, которые могут быть использованы для целей энергоснабжения и обычно называются вторичными энергетическими (тепловыми) ресурсами.

Тепловые отходы иногда могут быть весьма значительными. Так, например, отходящие дымовые газы промышленных печей содержат до 40% подведенного к печи количества топлива. Тепло, теряемое со сбросной горячей водой, получаемой при охлаждении стали в сталеплавильных процессах, составляет до 25% тепла расходуемого топлива.

Вторичные энергоресурсы подразделяются на следующие группы:

1. Тепло горячих газов, отходящих от промышленных печей, двигателей внутреннего сгорания и др. Они отличаются весьма высокими температурой и энтальпией. Так, температура отходящих дымовых газов от стекловарных печей достигает 400—1000°С, выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания — 350—600°С.

Тепло горячих газов в большинстве случаев целесообразно использовать в специально устанавливаемых котлах-утилизаторах, вырабатывающих производственный пар, подогревателях горячей воды для теплоснабжения, а также в калориферах, нагревающих воздух для нужд вентиляции и кондиционирования воздуха помещений.

Пар из котлов-утилизаторов в зависимости от его количества и параметров может быть использован для нужд технологических процессов производства, а в отдельных случаях — даже в паровых турбогенераторах конденсационного или теплофикационного типа для выработки электрической энергии и тепла низкого потенциала.

Поскольку количество и параметры вторичных энергоресурсов зависят от особенностей режима технологического процесса, в котором они образуются, использование их для целей энергоснабжения обычно требует либо резервирования, либо совместной работы с другими источниками тепла, использующими те или иные первичные энергоресурсы.

2. Тепло продуктов технологического процесса производства: кокса, слитков металлов, горячих шлаков, стекла, обожженных кирпичей и т. п. Температура слитков стали составляет 500—1200°С, шлаков плавильных печей — до 1500°С, стекла — 800—900°С, кирпичей — 600—1200°С.

3. Тепло пара, горячей воды и горячего воздуха низкого потенциала. К этой группе относится вторичный пар, оставшийся после выполнения технологического процесса или образовавшийся от возвращаемого с производства перегретого конденсата; горячая вода и горячий воздух, получаемые в различных процессах охлаждения продуктов и механизмов, а также от производственных тепловыделений и конденсата.

Температура тепловых отходов этой группы относительно низка: вторичного пара из конденсата 102— 130°С, конденсата 60—130°С.

Следует иметь в виду, что понятие «вторичные энергоресурсы» (тепловые отходы) имеет в известной мере условный характер. Так, например, усовершенствование тепловой схемы промышленного предприятия позволяет находить полезное применение части тепловых отходов в пределах данного технологического процесса. Использованное в этом случае тепло перестает быть отходом.

Наличие вторичных энергоресурсов, не используемых предприятием, ведет к потерям тепла — выбросу его в атмосферу, водоемы, что снижает экономические показатели работы предприятия, создает непроизводительный расход топлива и загрязняет окружающую среду. Отвод отходов тепла в окружающую среду часто приводит к вредным явлениям. Так, например, сброс теплой воды в озера и реки ведет к бурному зарастанию водоемов водорослями и гибели ряда ценных пород рыб; пар вторичного вскипания, образующийся в конденсатопроводах за конденсатоотводчиками, вызывает явление кавитации в насосах перекачки конденсата и сокращает продолжительность их службы; горячая вода, попавшая на поверхность земли, губит растения и т. д.

Одной из важнейших задач, решаемых в области теплоснабжения, является максимальное сокращение появления и потерь вторичных энергоресурсов (тепловых отходов), обеспечивающее прямую экономию топлива. Наиболее целесообразно использовать вторичные энергоресурсы для технологических целей, т. е. для улучшения теплового баланса той установки, которая является источником тепловых отходов.

Так, следует отметить, что на каждом производстве, потребляющем пар, образуется конденсат, содержащий вторичные энергоресурсы в виде вторичного пара, вскипающего из перегретого конденсата, а также в виде тепла горячего конденсата. В § 4-3 приведены две схемы использования тепла отводимого конденсата с примерами их расчета. На рис. 4-11 показана схема получения горячей воды, используемой в дальнейшем для нужд горячего водоснабжения предприятия, а на рис. 4-12 — схема вторичного использования пара, вскипевшего из перегретого конденсата в технологических процессах производства.

Необходимо отметить, что использование тепла вторичных энергоресурсов относится к наименее разработанным проблемам теплотехники. Изыскание эффективных способов их решения является одной из важнейших задач теплоэнергетики [5].

Шираке 3. Э. Теплоснабжение: пер. с латыш. — М.: Энергия, 1979.