рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Теплоутилизационное оборудование энергетических установок

Теплоутилизационное оборудование энергетических установок - раздел Химия, ОСНОВЫ РЕСУРСО-ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ Основными Потребителями Углеводородного Топлива В Виде Природного Газа И Мазу...

Основными потребителями углеводородного топлива в виде природного газа и мазута на предприятии являются технологические печи. Работа такой печи характеризуется несколькими показателями. В качестве показателей используют коэффициент полезного действия печи (КПД) и коэффициент использования топлива (КИТ). Как правило, КИТ составляет 80-90%, в то время как КПД обычно не превышает 50%.

Высокое значение КИТ обусловлено тем, что технология сжигания топлива, применяемая в современных топках, обеспечивает практически полное количественное его сгорание.

В то же время большие потери тепла с уходящими дымовыми газами (50 –70%) и через стенки камеры сгорания (10%) ответственны за низкое значение КПД печи в целом.

Как известно, при сжигании топлива образуются продукты сгорания с высокой температурой. При этом часто в непосредственной близости от печи – источника тепла – возникает задача нагрева некоторых веществ или продуктов. Для решения возникшей задачи представляется вполне естественным использовать теплоту продуктов сгорания.

С целью повышения эффективности использования топлива за счет утилизации тепла продуктов его сгорания широкое применение в промышленности получили различные типы теплоутилизационных аппаратов и установок. Ими снабжены практически все современные модели паровых и водонагревательных котлов.

Классификация теплоутилизационных установок

Теплоутилизационные установки различают по потребителю тепла, способу его передачи и по виду. Отметим, что существует огромное множество конструкций теплоутилизационных установок. Рассмотрим их классификацию.

По потребителю тепла

• самой печью, за счет возврата части тепла для нагрева поступают топливно-воздушной смеси;

• за счет других потребителей.

По способу передачи тепла

• путем теплопередачи через стенку;

• с использованием специальных теплоносителей или агентов;

• непосредственной теплоотдачей при соприкосновении горячих и холодных потоков;

• комбинированный (одновременно включает несколько способов).

По видам

• регенераторы;

• котлы-утилизаторы;

теплообменники;

• контактные экономайзеры;

• тепловые насосы.

Рассмотрим более подробно классификацию теплоутилизационных аппаратов по способу передачи тепла.

(1) Часто при решении задачи утилизации тепла потоков путем передачи тепла от одного потока к другому по технологии не допускается смешение нагревающего и нагреваемого потоков газов или жидкостей, из-за возможности, например, их химического взаимодействия. В этом случае теплопередачу между потоками осуществляют через стенку при помощи специальных аппаратов, называемых теплообменниками.

(2) Иногда теплопередача от одного технологического потока к другому через стенку невозможна по каким-то причинам. Под этот случай подпадают следующие технологические потоки: имеющие слишком большую разность температур, нагреваемый поток имеет низкую термическую устойчивость, высокую агрессивность. Преодолеть возникающие трудности можно, разделяя потоки специальным тепловым агентом (теплоноситель), который обладает достаточной термоустойчивостью и/или химической активностью. Недостатком такого способа теплопередачи является появление дополнительных потерь тепла за счет использования 2-х разделительных стенок по схеме: нагревающий поток – стенка – теплоноситель – стенка –нагреваемый поток.

(3) Непосредственная теплопередача при соприкосновении горячего и холодного потоков используется либо в случае образования легко отделяющихся гетерогенных систем, например, газ – твердое тело, газ-жидкость, либо когда по техническим и прочим условиям и требованиям допускается смешивать жидкость с жидкостью или газ с газом.

Регенератор – это технологический аппарат, предназначенный для нагрева воздуха и представляющий собой камеру, футерованную огнеупорным материалом и заполненную огнеупорной керамической насадкой. Принцип работы: в регенератор попеременно подают либо дымовые газы, либо воздух. Горячие дымовые газы нагревают насадку и стенки регенератора, которые отдают тепло поступающему холодному воздуху. С целью обеспечения непрерывности процесса регенераторы используют парами: один – на нагрев, другой – на охлаждение.

Котел-утилизатор предназначен для утилизации тепла путем нагрева воды и выработки водяного пара. Конкретный пример использования котла-утилизатора будет рассмотрен в главе 12.

Теплообменник – это технологический аппарат для утилизации тепла газов за счет теплопередачи его через стенку газообразному или жидкому теплоносителю. Эти аппараты широко распространены на предприятиях ТЭК. С использованием теплообменников осуществляют следующие технологические процессы: нагрев –- охлаждение, испарение – конденсация, плавление – кристаллизация. Поток вещества, используемый в теплообменнике для нагрева, называется теплоносителем, а для охлаждения – хладоагентом.

Наиболее часто в качестве теплоносителя используют продукты сгорания углеводородного топлива или водяной пар, а в качестве хладоагента – воду.

Отличие теплообменника от котла-утилизатора состоит в том, что при работе теплообменника с водой в качестве хладоагента отсутствует фазовый переход вода – водяной пар.

Некоторые теплообменные аппараты исторически имеют собственные названия: теплообменник, встроенный внутрь технологической печи, называют рекуператором; теплообменник для нагрева воздуха – калорифером.

Наиболее распространенные схемы утилизации тепла с помощью теплообменников приведены на рис. 6.4.

Рис. 6.4 Схемы применения теплообменника

Н - наружный теплообменник, В - внутренний теплообменник

продукты сгорания (теплоноситель), - вода (хладоагент)

Контактный экономайзер – это технологический аппарат, который служит для утилизации тепла продуктов сгорания топлива в результате непосредственного (прямого) контакта их с водой. Схема контактного водяного экономайзера приведена на рис. 6.5, из которой видно, что горячие продукты сгорания (ПС) орошаются холодной специально подготовленной водой, не содержащей СО2. Для улучшения теплообмена при контакте ПС с водой его проводят на специальной насадке, например, кольцах Рашига. В результате работы экономайзера тепло отходящих продуктов сгорания отбирается потоком воды. Дополнительное количество тепла утилизируют за счет протекания конденсации паров воды, содержащихся в продуктах сгорания углеводородного топлива. На выходе из экономайзера нагретая вода в теплообменнике отдает свое тепло теплоносителю (Т). При этом коэффициент использования топлива в системе котел-экономайзер по сравнению с котлом возрастает на 10 – 15%.

Рис.6.5 Схема контактного экономайзера

1– контактный экономайзер, 2 – горячие ПС из топки, 3 – охлажденные ПС,

4 – горячая В, 5 – холодная В из теплообменника, 6 – теплообменник противоточного типа «труба в трубе», 7 – циркуляционный водяной насос, ПС – продукты сгорания топлива, В – вода, Т – теплоноситель.

При утилизации продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 м3 метана в экономайзере, удается получить около 1,6 кг водяного конденсата. По своим физико-химическим характеристикам конденсат представляет собой синтетическую воду, не содержащую растворенные соли. Например, в котельной ООО «Оренбурггазпром» дымовые газы от трех котлов направляются в контактный экономайзер, который служит для нагрева 50 т/ч воды с 25 до 75°С. При этом удается сконденсировать из дымовых газов около 70% синтетической воды –продукта реакции горения природного газа.

Расчетная экономия теплоты составляет около 5000 (5·1012) ГДж, что эквивалентного теплоте сгорания 1,5 млн. м3 природного газа.

Таким образом, работа контактных экономайзеров осуществляется на синтетической воде, что дает дополнительный экономический эффект за счет экономии затрат на проведение водоподготовительных работ (обессоливание, умягчение и т.д.). Преимущество экономайзера в сравнении с теплообменником состоит в более высоком КПД, поскольку помимо тепла газообразных продуктов сгорания в нем используется теплота фазового перехода «водяной пар-вода».

Основный недостаток экономайзера - получаемая горячая вода содержит значительное количество растворенных продуктов сгорания топлива, прежде всего СО2, а также воздуха и некоторых других (NOX, SO2). Поэтому горячую воду из экономайзера перед использованием в сетях горячего водоснабжения требуется дегазировать.

Тепловой насос – это теплоутилизационный аппарат, использующий теплоту фазового перехода пар-жидкость (например, водяной пар - вода). Рассмотрим работу простейшего теплового насоса, представленного на рис.6.6. Тепловой насос (ТН) представляет собой конструкцию типа «труба в трубе» и состоит из корпуса 1, внутри которого имеется стакан 2. Расстояние между стенкой корпуса и стенкой стакана должно обеспечивать сток конденсата.

Рис.6.6 Схема теплового насоса

1 - корпус насоса; 2 - внутренний стакан

вода; пар.

Насос герметично закрыт и внутри него находится вода при давлении, существенно меньше атмосферного (в вакууме). При нагреве дна насоса пары воды поднимаются вверх по центральной части стакана и переносят определенную порцию тепла. Достигнув холодной зоны, пары конденсируются и образующаяся вода под действием гравитационных сил стекает на дно насоса большей частью по зазору между корпусом и стаканом.

Очевидно, что количество тепла, перекаченного снизу вверх тепловым насосом определяется теплотой фазового перехода вода - водяной пар (∆НФП. 9,6 ккал/моль).

Необходимым условием эффективной и устойчивой работы насоса является его вертикальное положение, благодаря которому обеспечивается возврат воды в зону нагрева.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ОСНОВЫ РЕСУРСО-ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования... ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ... А Т Росляк...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Теплоутилизационное оборудование энергетических установок

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Топливно-энергетический комплекс РФ
Роль Российской Федерации на мировом энергетическом рынке достаточно велика, поскольку она обладает 13% мировых запасов нефти (в том числе 4,7% извлекаемые или 6,7 млрд. т) и 36% мировых запасов га

Производство и переработка природного углеводородного сырья в РФ
Сырье   Годы Приро

Структура мирового производства энергоресурсов
В табл. 1.2 приведены данные по энергетическим ресурсам, из которых видно, что на долю углеводородов нефти и газа, как источников энергии, приходится более половины (63%) всех добытых и выработанны

Мировое производство энергии
Виды энергии   Годы

Законодательство РФ об энергосбережении
Законодательство РФ об энергосбережении состоит из Федерального закона «Об энергосбережении» № 28 от 03.04.96 г. (в ред. Федерального закона от 05.04.2003 № 42-ФЗ) и принимаемых в

Энергия, мощность
Энергия, как и пространство, время, масса, является фундаментальным понятием современного мировоззрения. В самом общем понимании энергия – это способность тел совершать работу.

Первое начало термодинамики
Физики сформулировали два важных энергетических закона. Эти законы фундаментальные, т.е. их нельзя нарушить: они действуют везде и всегда, независимо от вашего желания и даже независимо от того, зн

Второе начало термодинамики
Почему едет автомобиль? Часть химической энергии бензина преобразуется в двигателе в кинетическую энергию и используется для разгона и движения автомобиля. Мы называем это полезной энергией, или ра

Цикл Карно
В 1824 году француз Сади Карно решил общую задачу об определении КПД любой тепловой машины, использующей произвольный цикл. Конкретный цикл, проанализированный Карно и названный его именем, выгляди

Режимом работы залежи называется проявление преобладающего вида пластовой энергии в процессе разработки.
Источники и характеристики пластовой энергии Работа, применительно к нефтедобыче, представляется как разность энергий или освободившаяся энергия, необходимая для перемещения нефти в пласте

Возобновляемые источники энергии
Огромные количества солнечной энергии постоянно поступают на Землю. Примерно треть этой энергии отражается атмосферой Земли, 0,02% используется растениями для фотосинтеза, а остальное идет на подде

Невозобновляемые источники энергии
Множество различных природных соединений, содержащих большие запасы энергии, находится в недрах Земли. Важнейшие из них — нефть, уголь, природный газ, торф и уран. Первоначально энергия, запасенная

История энергопотребления
Каждое общество в истории человечества использовало те энергоисточники, которые были ему доступны. Кратко историю энергопотребления можно изложить так: человечество начало с бережного использования

Энергопотребление в различных обществах
В начале средних веков в Европе было изобретено водяное колесо, а с ним и машины, которые могли получать энергию из более мощных источников, чем мускульная сила человека или рабочего животного.

Последствия энергопотребления
Так как нет ни одного энергоисточника, который не причинял бы вреда окружающей среде, очень важно для человечества беречь энергию. Мы должны сберегать энергию, чтобы уменьшить вредное воздействие н

Энергетические кризисы
Когда в экономически развитых странах говорят об энергетическом кризисе, подразумевают экстремальные ситуации, которые возникнут, если не будет достаточно дешевой электроэнергии и нефти. Согласно и

Теплотворная способность различных видов топлива
Наименование топлива Теплотворная способность, ккал/кг Газ природный 13 000 Газовый конденсат

Термодинамические расчеты в энергосбережении
Самым простым и распространенным путем получения из топлива тепла является сжигание топлива. Как правило, сжигание топлива проводят в воздухе, в котором содержание кислорода составляет около 21% об

Законы Г.И. Гесса
Количество тепла, которое можно получить из топлива, вычисляют согласно термохимическим законам Г.И. Гесса. На основе экспериментальных данных было установлено, что тепловой эффект химической реакц

Теплоемкость при постоянном давлении
При протекании химической реакции исходные реагенты превращаются в продукты реакции, в результате чего происходит изменение теплоемкости (ΔСР):

Уравнение теплового баланса в общем виде
Уравнение баланса или просто баланс в физике, химии или экономике описывается простой формулой, которую в самом общем виде можно записать

Диаграммы энергетического и материального потоков
Полосовые диаграммы потоков энергии и тепла (диаграммы Сенке) давно и широко применяют в энергетике. На этих диаграммах потоки энергии изображаются полосами, ширина которых пропорциональная соответ

Тепловой баланс печи в неизотермическом режиме идеального перемешивания
Расшифруем слагаемые уравнения теплового баланса печи, работающей в неизотермическом режиме реактора идеального перемешивания. При составлении балансовых уравнений в качестве элементарного

Поточная диаграмма Сенке материального баланса по воде для теплоэлектростанции
Аналогично рис. 5.1 выглядят поточная диаграмма Сенке материального баланса по воде для теплоэлектростанции (ТЭС), приведенная на рис. 5.2 В уравнении материального баланса (по воде) учиты

Эксэргия
Для анализа эффективности различных энерготехнологических схем превращения энергии и тепловых процессов часто используют понятие эксергии. Эксергия – это энергия, пригодная для использовани

Газовые горелки
Горелки классифицируют по: 1) способу подачи воздуха на горение; 2) давлению газа и воздуха; 3) теплоте сгорания топлива; 4) величине факела. Рассмотрим

Инжекционная горелка и принцип ее работы
Раздельную подачу топливного газа и воздуха обеспечивают простейшие лабораторные горелки Бунзена или Теклю. В обеих горелках подача воздуха в зону горения осуществляется путем инжекции (всасывания)

Методы сжигания топлива
Методы сжигания топлива можно классифицировать по: • наличию или отсутствию факела – факельные (инжекционные горелки) и не факельные (каталитические, беспламенные горелки);

Беспламенное горение
Беспламенное горение – это горение топливно-воздушной смеси на поверхности раскаленных огнеупорных материалов. Существует множество технологий беспламенного горения. В качестве иллюстрации на рис.

Каталитическое горение
Каталитическое горение топливно-воздушной смеси – это беспламенное горение углеводородного топлива, его глубокое окисление до СО2 и Н2О в присутствии катализаторов. Обычно для

Принципы ресурсо- и энергосберегающих технологий углеводородного сырья
Углеводородное сырье примерно на 95% используется как топливо. Поэтому для углеводородного сырья понятия энерго- и ресурсосбережение практически тождественны по содержанию. 1-й При

Энергосберегающие технологии
Одним из стратегических путей повышения эффективности использования углеводородного топлива в энергетике и промышленности является разработка комплексных энерготехнологических установок. Ц

Энерготехнологические установки, использующие теплоту реакции сгорания углеводородного топлива
Примерами энерготехнологических установок, работающих за счет теплоты сгорания углеводородного топлива служат: o установки переработки природного сероводородсодержащего газового конденсата

Энерготехнологические установки, использующие теплоту реакции синтеза аммиака
Как известно тепло может выделяться не только в реакциях горения углеводородов. Примером весьма эффективной энерготехнологической системы является синтез аммиака из азота и водорода. Рассм

Рассмотрим перспективные пути изменения технологии с позиции энерго- и ресурсосбережения.
• Снижение давления синтеза Синтез аммиака проводится при давлении около 30 МПа. Поэтому предлагается существенно снизить давление синтеза (до 15 МПа и ниже). По-видимо

ПОВЫШЕНИЕ КОМПОНЕНТООТДАЧИ ПЛАСТОВ КАК ОСНОВА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
На протяжении многих лет одной из проблем нефтедобывающей промышленности является увеличение объема извлекаемой нефти из продуктивных пластов и темпов разработки нефтяных залежей. Эффектив

Текущее состояние мировых запасов углеводородов
В книге Щелкачева В.Н. «Отечественная и мировая нефтедобыча – история развития, современное состояние и прогнозы» много внимания уделяется анализу прогнозов остаточных запасов нефти. Он приводит не

Современное состояние применения методов увеличения нефтеотдачи в России
Классификация методов увеличения нефтеотдачи, принятая в международном общении, в основном опирается на понятия, сформулированные в США. Но и в США эти понятия оформились не сразу. В этой связи, пр

Основные особенности государственного регулирования рационального использования запасов нефти в США
Целесообразно обратится к опыту США, где системная работа по государственному управлению рациональным использованием запасов нефти проводится и совершенствуется в течение нескольких десятилетий. Де

Потери углеводородов при сборе и подготовке продукции нефтяных и газовых скважин
Традиционно при освоении нефтегазовых месторождений в первую очередь начинает функционировать система сбора и подготовки нефти, только после этого рассматриваются вопросы газосбора. Расположение ме

Методы устранения потерь
Одной из наиболее важных задач успешного развития экономики России является снижение потребления энергии и ресурсов на базе высоких эффективных технологий, которые позволяют решить одновременно и э

Рециркуляция газа
Проекты разработки месторождений довольно часто не предусматривают использование нефтяного газа. Это приводит к потере ценного химического сырья и к загрязнению окружающей среды продуктами сжигания

Установка улавливания легких фракций
Наиболее крупными негерметичными источниками потерь легких углеводородов являются резервуары. Наиболее простые методы борьбы с потерями (сепарация нефти при атмосферном давлении и вакууме, снижение

Исключение потерь конденсата
Для исключения потерь конденсата было найдено радикальное решение: транспортирование конденсата, выпадающего в дрипах, вместе с газом (и за счет энергии самого газа) по газопроводу на перерабатываю

Технологии водогазового воздействия на пласт
Из протокола заседаний центральной комиссии по разработке месторождений углеводородного сырья (ЦКР Роснедра) от 21.04.2005. № 3364 (г. Москва): ЦКР Роснедра (нефтяная секция) ПОСТАНОВЛЯЕТ:

Технологии последовательной закачки газа и воды
Технологии последовательной закачки газа (компрессорными станциями под давлением 23 – 29 МПа) и воды (из системы ППД) проявили себя как высокоэффективные способы повышения нефтеизвлечения примените

Насосно-эжекторные установки для водогазового воздействия на залежь
Эффективность вытеснения нефти из пласта значительно повышается, если в потоке воды присутствует свободный газ. В процессе водогазового воздействия воду подают силовым насосом 4 по линии 9 воду под

Энерготехнологии в трубопроводном транспорте газа
Развитие энергосберегающих технологий транспорта газа в настоящее время является одной из важных задач в нефтегазовом секторе экономики РФ. Основные направления развития энергосберегающих

КПД газоперекачивающих агрегатов
Средний годовой расход природного газа для работы КС составляет примерно 26 млрд. м3. Среднее арифметическое значение КПД газоперекачивающих агрегатов (ГТУ), примерно равно 28% (см. табл. 12.2). Эт

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги