Утилизация вторичных энергоресурсов

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Химико-технологический факультет

Курсовая работа по курсу энерготехнологии на тему:

Утилизация вторичных энергоресурсов

Выполнил ст. гр. ХТБ-95:

Нагорный О.В.

Проверил:

Саулин Д.В.

Пермь,1999

Введение

По запасам и видам топлива Россия занимает одно из первых мест в мире. Но тем не менее и у нас сегодня остро стоит проблема рационального использования энергии. Это связано со стремлением уменьшить топливную составляющую в себестоимости выпускаемых предприятием продуктов. Существенной экономии топлива можно достигнуть за счет утилизации теплоты отходящих газов.

В данной работе представлены два варианта технологических схем утилизации “тепловых отходов”. Расчет материального, теплового балансов и параметров необходимого оборудования осуществляли с использованием DESIGN-II.

Исходные данные (Вариант-60)

Расход дымовых газов: 80000 нм3/ч

Состав дымовых газов: СО2 - 89%

Н2О - 10%

О2 - 1%

Давление потока: 0,5 ати

Температура потока: 320 °С

Возможные варианты использования тепловой энергии

Утилизированное тепло может быть использовано для:

· выработки насыщенного пара

· подогрева технологическрй воды

· комбинировано (выработка пара и подогрев технологической воды)

ПАР: В технологии может быть использовано до 20 т/ч насыщенного пара с давлением 3,5 ати, до 15 т/ ч насыщенного пара с давлением 12 ати, и до 10 т/ч насыщенного пара с давлением 40 ати.

ВОДА: Кроме насыщенного пара есть необходимость в подогреве до 160 т/ч питательной воды котлов с температурой 126 °С и давлением 45 ати или 100т/ч питательной воды с температурой 103 °С и давлением 2,5 ати (при подогреве вода не должна закипеть).

ОТОПЛЕНИЕ: Утилизированное тепло также может быть использовано для подогрева до 70т/ч воды для отопления производственных помещений, имеющей давление 1,5 ати и температуру 35 °С до температуры 95 °С.

Рис.1. Технологическая схема установки утилизации тепла №1

Описание технологической схемы первого варианта утилизации тепла

Предложенный вариант энерготехнологического использования тепловых отходов (см. рис.1.) дает возможность получать 10 т/ч насыщенного пара с давлением 3,5 атм и подогревать для отопления производственных помещений 70 т/ч воды, имеющей давление 1,5 ати, с температуры 35 °С до температуры 95 °С. Небольшой расход дымовых газов - 80000 нм3/ч с Т=320°С и P=0,5 ати ограничил номенклатуру производимых полезных энергоносителей.

На рис.1. представлена технологическая схема утилизации “тепловых отходов” №1. Образованные в основном технологическом процессе дымовые газы последовательно пропускаются через ряд теплообменников. Теплообменники X1 и X2 представляют собой котел утилизатор для выработки насыщенного пара. Для расчета параметров теплообменников в опции basic был выбран вариант - UA exchanger. Площадь поверхности теплообмена подбиралась таким образом, чтобы нагреваемая вода на выходе из теплообменника была полностью превращена в насыщенный пар (пар не перегревался). Теплообменники Х3, Х4, Х5 выполняют функцию подогревателей воды до для отопления производственных помещений.

Движение теплоносителей было задано противоточным, т.к. для передачи одного и того же теплового потока Q при противоточной схеме требуется теплообменник меньшей площади [1]. Еще одно преимущество противоточного теплообменника заключается в том, что холодный теплоноситель в нем можно нагреть до температуры более высокой, чем температура греющего теплоносителя на выходе.

В таблице 1 приведены основные параметры теплообменников.

Таблица 1

Параметры теплообменников.

Equipment Name
X-1
X-2
X-3
X-4
X-5
Overall Heat Trans. Coef.
kcal/hr/m2/C
42,99
42,99
42,99
42,99
42,99
Area Per Shell
m2
835
500
950
700
810
Number Of Shells
1
1
1
1
1
Shell Passes
1
1
1
1
1
Tube Passes
1
1
4
4
4
Delta Pressure Shellside
kg/cm2
0
0
0
0
0
Calculated Duty Shellside
kcal/hr
-4013900
-1286700
-2390400
-1121200
-793230
Mean Temperature Diff.
C
111,8
59,89
64,87
39,59
24,77
Расчет степени утилизации тепла:
Qвх=GвхCPвхTвх=3569,7kgmol/hr10,97kcal/kgmolK593K=2,32107kcal/hr,
где Qвх теплота потока дымовых газов с расходом Gвх и теплоемкостью СPвх на входе в установку.
Qвых=GвыхCPвыхTвых=3569,7kgmol/hr9,18кcal/kgmolK327K=1,07107kcal/hr,