Расчет теплоутилизационной установки вторичных энергоресурсов

Федеральное агентство по образованию.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.

Самарский государственный технический университет.

Кафедра: «Химическая технология и промышленная экология»

Расчет теплоутилизационной установки вторичных энергоресурсов

Курсовая работа по курсу: «Технической термодинамика и теплотехника»

 

Вариант 15

Выполнил: студент III – ХТ – 2

Степанов А. А.

Руководитель: старший преподаватель,

доцент кафедры «ХТПЭ» Финаева Н. В.

Самара

2006 г.

Содержание:

1.Введение. 3

2. Постановка задачи. 5

3.Описание технологической схемы.. 5

4. Технологический расчёт. 6

4.1 Подготовка исходных данных по топливному газу и водяному пару. 6

4.2. Расчет процесса горения в печи. 8

4.3. Тепловой баланс печи, определение КПД печи и расхода топлива. 11

 4.4. Гидравлический расчет змеевика печи……………………………….......13 5. Тепловой баланс котла-утилизатора (анализ процесса парообразования)..15 6. Тепловой баланс воздухоподогревателя. 19

7. Тепловой баланс скруббера (КТАНа)……………………………………….20

8. Расчет энергетического КПД тепло-утилизационной установки. 21

9. Расчет эксергетического КПД процесса горения. 21

10. Заключение. 22

Введение

Химический комплекс, оказывая существенное воздействие на ускорение научно-технического прогресса в отраслях-потребителях его продукции, превосходит средние удельные показатели по энергоемкости в 2-3 раза. При этом следует учитывать, что в химических отраслях промышленности потребление топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) определяется условиями протекания химических реакций, сопровождаемых тепловым эффектом, и в обозримом будущем не следует ожидать его снижения.

В последние годы структура потребления ТЭР менялась незначительно, несмотря на существенный рост энергетических затрат в отрасли (за период с 1985 по 2000 г. – в два раза). В виде тепловой энергии потребляется 48,3%, электроэнергии – 30,2% и первичного топлива – 12,5% (без учета топлива, используемого в качестве сырья).

В химической промышленности непосредственное потребление топлива на энергетические цели составляет около 1/8 суммарного энергопотребления. Около 40% сжигается в промышленных котельных и на ТЭУ для производства тепловой и электрической энергии. Остальная часть топлива (преимущественно твердого и газообразного) используется в технологических установках.

В отраслях химического комплекса основной источник потерь энергии связан с путями ее использования. Например, КПД процесса синтеза аммиака колеблется в пределах 40-50% в зависимости от вида сырья. Энергетический КПД для обычных методов получения винилхлорида – 12-17%, для синтеза NO – всего лишь 5-6,5% и т.д. Высокотемпературные химические процессы (>4000С) сопровождаются потерями энергии, достигающими в среднем 68%.

Подобное состояние дел определяется не только объективными причинами. По традиции химики-технологи во главу угла ставят вопросы увеличения выхода продукта реакции и конверсии сырья, но не создания энергетически эффективных технологических процессов.

Для коренного улучшения ситуации в химической отрасли, касающейся рационального использования ТЭР, разработана энергетическая программа СНГ, согласно которой намечаются следующие основные направления:

·           Изменение структуры производства с вытеснением энергоемких видов химической продукции менее энергоемкими;

·           Интенсификация, оптимизация параметров и режимов производственных процессов;

·           Создание принципиально новых химических технологий;

·           Электрификация технологических процессов;

·           Создание химических производств с использованием ядерных источников энергии.

Наряду с энергетической рационализацией самих химических методов (технологии) и аппаратурного оформления, необходимо выявлять вторичные источники энергии и использовать их. По подсчетам специалистов этот путь является вдвое-втрое более выгодным, чем дополнительная добыча и транспортировка эквивалентного количества топлива.

Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР)

В химических отраслях достаточно хорошо используются ВЭР с высоким температурным потенциалом (tж>1500C, tг>3000C). С помощью этих теплоносителей в котлах-утилизаторах производится пар, который направляется либо в технологический цикл, либо на привод турбомашин. Совершенно иная ситуация с низкопотенциальными сбросными тепловыми потоками (НТП). Традиционные решения утилизации теплоты НТП неприемлемы и по техническим, и по экономическим соображениям. В то же время доля НТП в химической отрасли доходит до 50% всех вторичных энергетических ресурсов.

Использование низкопотенциальных ВЭР связано с решением двух задач:

·           созданием надежной и эффективной системы теплопотребления;

·           Созданием надежного утилизационного оборудования.

В отечественной и зарубежной практике пока имеется очень небольшой опыт использования основных видов НТП – отходящих дымовых газов, сбросных вод, циркулирующих и продукционных потоков, конденсата, вторичного пара и т.п. Тем не менее, можно указать следующие основные технические средства утилизации:

·           Многоступенчатые установки с аппаратами мгновенного вскипания для использования теплоты загрязненных стоков;

·           Многоступенчатые установки с аппаратами типа «тепловая труба» для использования теплоты агрессивных жидкостей;

·           Контактные аппараты с различными насадками для использования теплоты отходящих газов (ОГ);

·           Абсорбционные холодильные установки (водоаммиачные, бромистолитиевые и др.);

·           Скрубберно-солевые установки для утилизации теплоты дымовых газов;

·           Тепловые насосы (пароструйные, абсорбционные и компрессионные) для производства холода и теплоснабжения;

·           Рекуперационные агрегаты для использования теплоты паровоздушной смеси в схеме рециркуляции;

·           Регенеративные вращающиеся теплообменники, пластинчатые рекуператоры, теплообменники с промежуточным теплоносителем, с тепловыми трубами для использования теплоты вентиляционных выбросов;

·           Рекуперативные и регенеративные воздухоподогреватели.

Использование НТП вторичных энергоресурсов перспективно в абсорбционно-холодильных установках для производства холода (+5- +70С) и в теплонаносных установках для выработки тепловой энергии (порядка 80 0С).

В производстве стекловолокна за счет утилизации теплоты, теряемой через кладку бассейна, на печи производительностью 14-18 т/сутки экономится около 8 тыс. т насыщенного пара в год и около 800 тыс. кВт-час электроэнергии. Программа изготовления и внедрения систем испарительного охлаждения на других производствах может обеспечить выработку теплоты в количестве до 850 тыс. ГДж в год.

Утилизация теплоты отходящих газов распылительной сушилки белой сажи для нагрева воды оценивается величиной 54 тыс. ГДж/год.

Использование ВЭР в химической технологии таит в себе огромнейшие резервы экономии различных видов энергии.