Типовая схема рекуперативной установки на базе роторного теплообменника

1 - корпус теплообменника: 2 - ротор с теплоаккумулирующей насадкой;

3,4 - воздуховоды приточного и вытяжного воздуха;5 - вытяжной вентилятор;

6 - приточный вентилятор;7 - дополнительный подогреватель.

Типы роторных теплообменников: 1. Роторные теплообменники конденсационного типа, осуществляющие преимущественно перенос тепла и только той влаги, которая конденсируется на поверхности насадки в местах, имеющих температуру ниже точки росы. 2. Роторные теплообменники гигроскопического типа, осуществляющие как перенос тепла, так и влаги, впитываемой насадкой, имеющей специальное гигроскопическое покрытие. 3. Роторный теплообменников сорбционного типа, осуществляя преимущественно перенос влаги, с целью чего насадка, имеющая небольшую теплоемкость (например, стекло), имеет нанесенный на нее слой сорбента.

Роторные теплообменники для вентиляционных систем

Основные преимущества:  1. Возможность использования роторов для широкого спектра практических целей. 2. Процесс тепломассообмена осуществляется по большой удельной поверхности используемой насадки, агрегат в целом имеет минимальные габариты. 3. Регулирование скорости вращения ротора позволяет управлять общей эффективностью рекуператора.

Основные недостатки: 1. Использование возможно при условии параллельного расположения приточного и вытяжного воздуховодов в непосредственной близости друг от друга. 2. Дополнительный расход электроэнергии, потребляемой приводом ротора и вентиляторами на преодоление добавленной потери напора на притоке и вытяжке. 3. Наличие частичного переноса загрязненного воздуха из вытяжки в приток.

49. Теплоутилизаторы с промежуточным теплоносителем. Рекомендации по проектированию.

Эффективность рекуперации η_k до 45 %. Потеря напора по притоку и вытяжке от 200 до 900 Па.

Включает: - оребренные теплообменники типа «вода-воздух»; гидравлический контур; расширительный бак; теплоноситель - водно-гликолиевая смесь.

 

 1- вытяжной канал;

2 - теплообменник с промежуточным

теплоносителем;

3- насос для подачи промежуточного

теплоносителя;

4, 7 - вытяжной и приточный вентиляторы;

5 - дополнительный подогреватель;

6 - приточный канал.

 

Основные преимущества:

1. Отсутствие необходимости смежного расположения приточного и вытяжного воздуховодов, что исключает надобность изменения их трассировки при реконструкции существующих систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

2. Перетекание загрязненного воздуха из вытяжки в приток полностью исключено, поскольку они изолированы между собой через промежуточный теплоноситель.

Основные недостатки:

1. Высокий дополнительный расход электроэнергии, потребляемой циркуляционным насосом, который в сумме со сравнительно небольшим дополнительным расходом электроэнергии, потребляемой вентиляторами на преодоление добавленной потери напора на притоке и вытяжке, при определенных обстоятельствах делает достигаемую рекуперацию тепла экономически нецелесообразной.

2. Наличие циркуляционного насоса и большого количества запорноорегулирующей арматуры обуславливают необходимость эксплуатационного технического обслуживания в значительных объемах.

3. Отсутствует влагообмен между притоком и вытяжкой.

50. Использование древесной и растительной биомассы в качестве ВЭР.

Как известно, основным, реальным и экономически целесообразным местным, возобновляемым и экологически безопасным энергетическим ресурсом в Республике Беларусь является древесное топливо. Технически реализуемый потенциал которого составляет 3,5-3,7 млн. т у.т. (тонн условного топлива в угольном эквиваленте 7000 ккал/кг) в год.

  Необходимо отметить, что горючими веществами в древесине, как и в других видах растительной биомассы, являются углерод (около 51%) и водород (около 6%), остальные вещества - это балласт.

  Таким образом, для эффективного использования энергетического потенциала древесного топлива, количество которого в Республике Беларусь ограничено, необходимо исходную топливную древесину должным образом подготовить: высушить, гомогенизировать, т.е. придать ей стабильные физико-химические и механические параметры и свойства. Это позволит существенно (в 2-3 раза) повысить удельную теплотворную способность, оптимизировать топочные процессы, увеличить КПД теплогенерирующего оборудования его эффективность (в 1,3-2,8 раза) и снизить стоимость оборудования и затраты на его эксплуатацию.

  Наряду с древесными отходами во всём мире и особенно в энергодефицитных странах и регионах с напряженным экологическим балансом разрабатываются проекты и проводятся эксперименты по выращиванию быстрорастущих культур, биомасса которых могла бы использоваться для производства энергии.

51. Классификация и выход древесных отходов .

  В зависимости от производства, при котором образуются древесные отходы, их можно подразделить на два вида: отходы лесозаготовок и отходы деревообработки. Отходы лесозаготовок — это отделяемые части дерева в процессе лесозаготовительного производства. К ним относятся хвоя, листья, неодревесневшие побеги, ветви, сучья, вершинки, откомлевки, козырьки, фаутные вырезки ствола, кора, отходы производства колотых балансов и т. п. В своем естественном виде отходы лесозаготовок малотранспортабельны, при энергетическом использовании они предварительно измельчаются в щепу. Отходы деревообработки — это отходы, образующиеся в деревообрабатывающем производстве. К ним относятся:стружка, опилки, отходы производства технологической щепы, древесная пыль, кора. По характеру биомассы древесные отходы могут быть подразделены на следующие виды: отходы из элементов кроны; отходы из стволовой древесины; отходы из коры; древесная гниль. В зависимости от формы и размера частиц древесные отходы обычно подразделяются на следующие группы: кусковые древесные отходы и мягкие древесные отходы. Кусковые древесные отходы — это откомлевки, козырьки, фаутные вырезки, горбыль, рейка, срезки, короткомеры. К мягким древесным отходам относятся опилки и стружки.Количество древесных отходов. Количество отходов при производстве конкретного вида товарной продукции из древесины определяется по ее доле, которая осталась не использованной в данном технологическом процессе. Количество образующихся древесных отходов исчисляется обычно в процентах от объема древесного сырья, использованного при производстве продукции. Оно зависит от вида производимой продукции. Отходы лесопиления. В процессе лесопиления получаются различные кусковые отходы, которые в ряде случаев используются для энергетических целей. Кусковые отходы лесопиления образуются из периферийной части бревен и при отсутствии предварительной окорки бревен имеют в своем составе такое количество коры, при котором использование их для варки целлюлозы и производства древесных плит невозможно.Отходы окорки древесины. Количество коры, находящейся на древесине, зависит главным образом от породы, а также от возраста деревьев, условий их произрастания, диаметра ствола и т. п. Общее количество коры, получаемой при окорке древесины на предприятиях, с учетом потери коры в процессе лесозаготовок, изменяется в пределах от 10 до 14,5 % объема ликвидной древесины. При транспортировании древесины сплавом часть коры отваливается и фактический выход коры в среднем составляет 8...10 % от объема окоренной древесины.

52.Особенности древесной биомассы как топлива.

Технологические свойства древесной биомассы оказывают существенное влияние на конструкцию топочных устройств, в которых осуществляется ее сжигание, и в значительной мере определяют при этом показатели работы паровых и водогрейных котлоагрегатов котельных лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий.Специфические особенности древесной биомассы как топлива. Важной особенностью древесной биомассы как топлива является отсутствие в ней серы и фосфора. Как известно, основ­ной потерей тепла в любом котлоагрегате является потеря тепловой энергии с уходящими газами. Величина этой потери определяется температурой отходящих газов. Эта температура при сжигании топлив, содержащих серу, во избежание сернокислотной коррозии хвостовых поверхностей нагрева поддерживается не ниже 200…250 °С. При сжигании же древесных отходов, не содержащих серу, эта температура может быть понижена до 110…120 °С, что позволит существенно повысить КПД котлоагрегатов. Влажность древесного топлива может изменяться в очень широких пределах. В мебельном и деревообрабатывающем производствах влажность некоторых видов отходов составляет 10…12%, в лесозаготовительных предприятиях влажность основной части отходов составляет 45…55%, влажность коры при окорке отходов после сплава или сортировки в водных бассейнах достигает 80%. Повышение влажности древесного топлива снижает производительность и КПД котлоагрегатов. Выход летучих при сжигании древесного топлива очень высок он достигает 85%. древесина имеет особенности, отрицательно влияющие на работу котлоагрегатов. Относится способность поглощения влаги, т. е. увеличение влажности в водной среде. При сплаве древесины, сортировке ее в водных бассейнах, хранении под открытым небом влажность древесины повышается. Предельное количество воды, которое может поглотить древесина, складывается из максимального количества связанной и свободной влаги. Характерной особенностью древесины как топлива является незначительное содержание внутренней золы (не превышает 1 %). В то же время внешние минеральные включения у отходов лесозаготовок иногда достигают 20%. Зола, образующаяся при сгорании чистой древесины тугоплавка, и удаление ее из зоны горения топки не представляет особой технической сложности. Минеральные включения в древесной биомассе легкоплавки. При сгорании древесины со значительным их содержанием образуется спекшийся шлак, удаление которого из высокотемпературной зоны топочного устройства затруднено и требует для обеспечения эффективной работы топки особых технических решений.

53. Основные виды топочных процессов при сжигании древесной биомассы.

Топочные устройства котлов могут быть слоевые - для сжигания крупнокускового топлива и камерные - для сжигания газообразного, жидкого и твёрдого пылевидного топлива.

  Слоевые топки бывают с плотным и кипящим слоем, камерные подразделяются на факельные и циклонные.

  При сжигании в плотном слое воздух для горения проходит через слой, не нарушая его устойчивости, т.е. сила тяжести частиц топлива больше динамического напора воздуха.

  При сжигании в кипящем слое из-за повышенной скорости воздуха нарушается устойчивость частиц в слое, они переходят в состояние «кипения», т.е. переходят во взвешенное состояние. При этом происходит интенсивное перемешивание топлива и окислителя, что способствует интенсификации процесса горения.

  При факельном сжигании топливо сгорает в объёме топочной камеры, для чего частицы твердого топлива должны иметь размер до 100 мкм.

  При циклонном сжигании частицы топлива под влиянием центробежных сил отбрасываются на стенки топочной камеры и, находясь в закрученном потоке в зоне высоких температур, полностью выгорают. Допускается размер частиц больший, чем при факельном сжигании.

  Минеральная составляющая топлива в виде жидкого шлака удаляется из циклонной топки непрерывно.

54. Слоевой процесс сжигания твердого топлива.

Схема способа сжигания твердого топлива , где 1 – топливо, 2 - воздух

  При сжигании твердых топлив в парогенераторах малой произво­дительности до 3 кг/с (до 10 т/ч) — бурых и каменных углей и до 6 кг/с (до 20 т/ч) — антрацитов применяют слоевой способ, так как в малом топочном объеме нельзя успешно организовать факельное сжигание.

  Организация слоевого сжигания осуществляется принуди­тельным движением воздуха через неподвижный или движущийся слой твердого топлива, в котором он реагирует и превращается в поток горячих продуктов сгорания.

  В слоевых топках имеется значительный запас топлива, соизмеримый с его часовым расходом. Наличие значи­тельного количества горящего топлива стабилизирует процесс горения. В слое при повышенных скоростях обтекания частиц топлива горение обычно протекает в диффузионной области. Поэтому слоевой процесс интенсифицируется форсировкой воздушного потока, а топливо подают в зависимости от изменения скорости горения. Форсировка дутья, а сле­довательно, и интенсификация сжигания огра­ничивается аэродинамической устойчивостью слоя и появлением значительного уноса штыбовых фракций. Для слоевого сжигания опти­мальными являются куски величиной 20— 30 мм, так называемый сорт «орешек», при ко­торых обеспечивается достаточно устойчивое залегание частиц в слое и достаточно развитая поверхность реагирования. Из-за недостаточной производительности, надежности и экономичности работы топки со слоевым сжиганием на мощных парогенерато­рах не применяются.

  К тому же, слоевые топки сложны, слабо механизированы и трудно под­даются автоматизации управления.

55. Факельный способ сжигания твердого топлива.

 Схема способа сжигания твердого топлива , где 1 – топливо, 2 - воздух

Камерный (факельный) способ сжигания твердого топлива осуществляется преимущественно в мощных котлах. При камерном сжигании размолотое до пылевидного состояния и предварительно подсушенное твердое топливо подают с частью воздуха (первичного) через горелки в топку. Остальную часть воздуха (вторичный) вводят в зону горения чаще всего через те же горелки или через специальные сопла. В топке пылевидное топливо горит во взвешенном состоянии в системе взаимодействующих газовоздушных потоков, перемещающихся в ее объеме. При большем измельчении топлива значительно возрастает площадь реагирующей поверхности, а следовательно, химических реакций горения.В камерах в виде факела горящего тонкоизмельченного топлива1 — камерное сжигание. В этом случае топливо предварительно измельчается, на очень мелкие фракции вплоть до пылевидного состояния, а затем вдувается в топку в смеси с воздухом. В топке угольная пыль горит, образуя вполне устойчивый факел. Камерный 'способ позволяет сжигать угольную мелочь, антрацитовый штыб, отходы обогатительных фабрик, обеспечивая полноту сгорания топлива и высокий к. п. д. котла. При сжигании топлива в факельных топках потери тепла от неполноты сгорания, а также оптимальные значения коэффициента избытка воздуха ниже, чем при сжигании топлива в слоевых топках; это указывает на более высокую экономичность сжигания твердого топлива в пылевидном состоянии. Сжигание топлива в пылевидном состоянии требует обязательного подогрева воздуха, необходимого для горения, как для обеспечения надлежащей сушки топлива, так и для создания лучших условий его сжигания. Также подогревают воздух и при сжигании мазута и газа под крупными котлами. Без подогрева воздуха можно обходиться только при сжигании мазута и природного газа под котлами небольшой производительности. Температура подогрева воздуха в зависимости от рода сжигаемого топлива и других причин может колебаться в пределах от 250 до 420° С.

56. Вихревой процесс сжигания твердого топлива.

Схема способа сжигания твердого топлива , где

            1 – топливо, 2 - воздух

При вихревом методе сжигания сравнительно крупные частицы дробленки твердых топлив сгорают, циркулируя в газовоздуш­ном вихре, организуемом в нижней части обычной однокамерной топки, имеющей обтекаемую форму.

  В вихревых топках благодаря цирку­ляционному движению увеличивается время пребывания топливных ча­стиц в камере, а благодаря значительно большему запасу горящего топлива по сравнению с пылеугольными топками достигается большая устойчивость процесса горения.

  Вихревой метод как самостоятельный способ сжигания твердых топлив в виде дробленки, без их предварительного размола в мельни­цах, пока имел ограниченное применение. В энергетике этот метод был использован в топке Шершнева для сжигания фрезерного торфа в па­рогенераторах производительностью 20 кг/с (75 т/ч). В дальнейшем для сжигания фрезерного торфа стали применять топки с молотковыми мельницами, в которых обеспечивается более интенсивное сжигание при меньших потерях с механическим недожогом. В последние годы проводятся значительные работы по усовершенствованию и освоению вихревого метода сжигания фрезерного торфа и бурых углей и созданию более совершенной конструкции вихревых топок. Вихревое сжигание широко применяют в циклонных предтопках двухкамерных топок с жидким шлакоудалением. Стабилизация горения при больших скоростях подачи воздуха в циклонную камеру, доходя­щих до 150—200 м/с, и значительная интенсификация тепло- и массообмена в штоке с частицами топлива при большой относительной ско­рости их обтекания привели к тому, что топки с вихревым сжиганием по интенсивности работы вышли на одно из первых мест среди совре­менных топочных устройств.

  В промышленности вихревой метод применяется для сжигания фрезерного торфа, древесных отходов и лузги в мелких парогенерато­рах с твердым шлакоудалением

 

57. Особенности использования коры как источника ВЭР.

Использование на топливо древесной коры затрудняется рядом объективных обстоятельств:

-Высокая влажность коры в свежесрубленном состоянии;

-Повышенная способность коры к водопоглащению;

-Повышенное по сравнению со стволовой древесиной содержание золы;

-Крайне широкие пределы изменения размеров частиц коры отделенной в окорочных барабанах и окорочных станках;

-Применение водных бассейнов для проведения сортировки пиловочника и его подготовке к окорке;

-Использование парового объема при окорке древевсины окорочными барабанами в зимних условиях

Объем образования коры. Объемы образования коры определяют исходя из годового плана окорки древесины по породам и подсчитывают по формуле:      

Где Vi- годовой объём окорки древесины по плану, м3; ni- средний процент содержания коры от объема окариваемого сырья ,%.

Теплотехническая оценка коры как вторичного горючего энергетического ресурса в тоннах условного топлива :

;

 Где Qк –ресурс коры, т у.т, Эi-калорийный эквиваленткоры данной породы, определенный в конкретных условий работы окорочного цеха

Предварительная подсушка высоковлажной коры

Если влажность коры ниже, то ее можно эффективно сжигать в топках без предварительного обезвоживания или подсушки.

На подсушку коры потребуется сжечь часть подсушенной коры. Эту часть в процентах можно определить по формуле:

 

Где Wp- относительная влажность коры после окорки, %; Wpn- влажность коры после подсушки, %; Qрн-теплота сгорания подсушенной коры, кДж/кг; nc-КПД сушилки; bn- расход подсушенной коры на процесс сушки от массы подсушенной коры

58. Особенности сжигания древесной коры.

Отличительной особенностью процесса сжигания горения древесной коры по сравнению с древесиной обусловлены ее специфическими свойствами:

-высокой влажностью, доходящей иногда до 80-84% отн.;

-повышенной зольностью, составляющей в производственных случаях не менее 5 %;

-наличием в коре после ее отделения от стволовой древесины кусков,, длинна которых не превышает 100 мм. Если в процессе производства при примени сухой окорки влажность коры не превышает 60 % отн, а размеры кусков не превосходят 100 мм, то эту кору можно сжигать в слоевых топочных устройствах, предназначенных для сжигания топливной щепы. В настоящее время кора сжигается на многих целлюлозно-бумажных комбинатах в топочных устройствах трех типов:

1. в слоевых топках с наклонными колосниковыми решетками;

2. в скоростных топках с обращенными дутьем системы Померанцева;

3. в топках многотопливных агрегатов Е-75-40КМ Белгородского котлостроительного завода

59. Основные пути экономии топлива в котельных лесопромышленных предприятий.

Экономия ТЭР в условиях лесной и деревообрабатывающей промышленности может быть достигнута в результате разработки и осуществления мероприятий по 3 основным направлениям:

1. Вовлечению в топливный баланс лесопромышленных предприятий ВЭР

2. Повышению степени полезного использования топлива и тепла при производстве тепловой энергии

3. Снижению потерь тепла при его транспортировке и использовании в теплопотребляющих технологических устройствах , а также при отоплении , ГВС, вентиляции производственных, административных и жилых помещений

60. Экономика энергетического использования древесных и растительных отходов.

Вовлечение в топливный баланс лесопромышленных предприятий обеспечивает прямую экономию невозобновляемых видов топлива и требует повседневного внимания со стороны работников энергетической службы. Для этого следует проводить простые , не требующее больших кап. затрат мероприятия, обеспечивающие:

-сбор всех мелких древесных отходов в местах их возникновения, недопущения их выбрасывания за территории предприятия , необоснованной вывозки в отвалы;

-измельчение в топливную щепу всех крупномерных фаутных вырезок при раскряжевке разделке древесины;

-предупреждение попадания в топливные отходы воды, льда, снега, поскольку повышение влажности приводит к перерасходу топлива при выработке тепловой энергии;

-устройство площадок с твердым покрытием для временного хранения древесных отходов;

-организацию межсезонного хранения древесных отходов для надежного обеспечения котельных топливом и в период зимнего максимума тепловых нагрузок;

-модернизацию топочных устройств для эффективного сжигания в них древесных отходов высокой зольности и влажности.

 

⇐ Предыдущая12345678

Поделиться: