Регенерация тепловых и горючих отходов

1. Лекция №22

Регенерация тепловых
и горючих отходов
Регенерация (рекуперация) энергии тепловых и горючих отходов (ТиГО) ВТП – это способ
снижения видимого расхода топлива на ВТП, основанный на преобразовании энергии ТиГО
в энергию РТЭН – регенерирующих теплоэнергоносителей.
Регенерирующие теплоэнергоносители (РТЭН) – это теплоэнергоносители, вводимые в
ТТР: компоненты горения, исходный материал, регенерированная электроэнергия,
рециркулирующие продукты ВТП.
Разновидности регенерации и регенеративные устройства
Термическая регенерация. РУ – теплообменник.
Термохимическая регенерация. РУ – реактор-теплообменник.
Электроэнергетическая регенерация. РУ – электрогенератор.

2.

Коэффициенты регенерации
Характеризуют полноту преобразования энергии ТиГО в энергию РТЭН.
Парциальный коэффициент регенерации j-го ТиГО
Коэффициент комплексной регенерации j-го ТиГО
η j ,i
ηj
Q j ,i
Qj
Q j ,i
i
Qj
Коэффициент комплексной регенерации всех отходов η
η j ,i
i
η jQ j
j
Qj
j
2

3.

Энергетический эффект регенерации
Вариант 1 – η ,1 0
, вариант 2 –
η , 2 0
Допущения:
топ
тех
внутр
T j idem ; H пот
idem ; Qпот
idem ; Qо.с Qо.с
idem
Преобразования:
b1
Qтех.1 Qо.с
Qтех.2 Qо.с
;
;
b 2 топ
топ
топ
топ
H р.1 H пот
H р.2 H пот
топ
топ
H р.2
H р.1
H к.г ;
H к.г H о.г, к.г H о.с, к.г H т.п, к.г ... ;
Qтех.2 Qтех.1 Qи.м ; Qи.м Qо.г, и.м Qо.с, и.м Qт.п, и.м ... ;
топ
топ
b1 H р.1
H пот
Qтех.1 Qо.с ;
топ
топ
b 2 H р.1
H пот
Qтех.1 Qо.с Qо.с b 2 H к.г ;
3

4. Введение

топ
топ
Q о.с b 2
b1 b 2 H р.1
H пот
H к.г
b
b
Qнр
топ
топ
H р.1
H пот
Qнр
Qрег
Qрег ;
Qх.т ηкит,1 Qрег ; Qх.т
топ
р H р.1
b Qн
Qх.т
Qрег
ηкит,1
топ
H пот
Qнр
Qрег
ηкит,1
;
Qх.т
1
1
Qрег ηкит,1
Снимем ряд исходных допущений:
топ
топ
топ
H пот,1
H пот,2
H пот
;
тех
тех
тех
Qпот,1
Qпот,2
Qпот
; Qо.с,1 Qо.с,2 Qо.с .
В таком случае
топ
Qх.т
Qх.т
тех
Qрег b2 H пот Qпот Qо.с
ηкит,1
Qрег Qпот
ηкит,1
топ
тех
, Qпот b2 H пот
Qпот
Qо.с
4

5.

Термодинамический предел роста коэффициента
комплексной регенерации j-го отхода
Допущения: T1 T2 0o C; T1 T2 T ; W j , W1, j , W2, j не зависят от температуры.
Коэффициент комплексной регенерации j-го
отхода :
2
Q j ,i
W1, j W2, j T
i 1
ηj
Qj
W j T j
2
Пусть
Kw
Wi , j
i 1
Wj
T
η j Kw
T j
РП – регенеративный
подогреватель
5

6. Введение

мин
Если K w <1,то при Fр.п величина Tр.у 0 в «горячем»
макс
сечении, т.е. в пределе T T j η j K w 1 .
При этом T T, теплота регенерируется не полностью
j
даже в предельном случае.
мин
Если K w =1,то при Fр.п величина Tр.у 0 во всех
Kw 1 .
сечениях,, т.е. в пределе T T j ηмакс
j
Теплота регенерируется полностью в предельном случае.
Возможно только при противотоке и параллельном
включении РП.
мин
Если K w >1,то при Fр.п величина Tр.у 0 в «холодном»
1.
сечении, т.е. в пределе T j T ηмакс
j
При этом T T j , Возможно при смешанной схеме включения,
при последовательном включении РП.
Таким образом
K w , если K w 1
ηмакс
j
1, если K 1
w
6

7.

Термодинамический предел роста
коэффициента комплексной регенерации всех отходов
ηмакс
Qj
ηмакс
j
j
Qj
j
ηj = 1
ηмакс
=1
Энергетический оптимум коэффициента комплексной регенерации
7

8.

Регенерация с
компонентами горения
1.Регенерация теплоты отходящих газов
1.1. Тепловая схема с регенеративным подогревателем воздуха
1.2. Тепловая схема с регенеративными подогревателями воздуха и топлива
8

9.

1.3. Тепловая схема с термохимической регенерацией на основе паровой конверсии
ТТР – теплотехнологический реактор;
ВП – воздухоподогреватель;
РК – реактор конверсии;
ППГС – подогреватель парогазовой смеси;
И – испаритель;
ИМ – исходный материал;
ТП – технологический продукт;
ОГ – отходящие газы;
УГ – уходящие газы;
ХВ – холодный воздух;
ГВ – горячий воздух;
Т – топливо (природный газ);
СГ – синтез-газ;
ПГС – парогазовая смесь
9

10.

1.4. Тепловая схема с термохимической регенерацией на основе паро-углекислотной
конверсии.
10

11.

Регенеративные устройства на отходящих газах
Классификация (РПКГ)о.г – регенеративных подогревателей компонентов горения на
отходящих газах.
Для
реверсивных
камер
Для
прямоточных
камер
С неподвижной насадкой
Пересыпные
Регенераторы
Вращающиеся
С подвижной насадкой
(РПКГ)о.г
Металлические
Стальные
Чугунностальные
Рекуператоры
Чугунные
Металлокерамические
Керамические
Трубчатые
Блочные
11

12.

КОММЕНТАРИИ к классификации
1) Металлические рекуператоры
высокая газоплотность
возможность нагрева газового топлива;
возможности интенсификации теплообмена;
компактность.
ограниченный температурный уровень подогрева компонентов горения;
ограниченная жаростойкость, жаропрочность, коррозионная стойкость;
ограниченные возможности работы на отходящих газах с расплавленным
уносом и агрессивными примесями.
12

13.

2) Керамические рекуператоры
более высокая рабочая температура.
газоплотность (утечки – до 50% нагретого воздуха);
интенсивность теплопередачи;
компактность.
3) Металло-керамические рекуператоры
1. Многоступенчатые: керамика – сталь – керамика.
2. Из новых материалов, металлокерамические. Промышленного
применения пока не получили.
4) Регенераторы с неподвижной огнеупорной насадкой
обеспечивают экономичный нагрев до наиболее высоких
температур: 1500 оС и выше.
цикличность работы.
13

14.

Следствия:
переменность температур подогрева компонентов горения и уходящих газов;
пониженная тепловая мощность из-за паузы для переброски клапанов;
реверс пламени, если клапан – на холодной стороне.
14

15.

5) Регенераторы с подвижной огнеупорной насадкой
непрерывность;
стабильность.
подв
неподв
Tраб 0,65Tраб
огнеупорность,
спекание;
истирание насадки;
проблема клапанов-затворов ;
проблема перетока нагреваемой среды в греющую.
Регенератор с пересыпной
огнеупорной насадкой
15

16.

2. Регенерация тепловых потерь через ограждение в
окружающую среду посредством дутьевого воздуха
Фильтруемая тепловая изоляция
3. Регенерация теплоты технологического продукта
Зона охлаждения кирпичной обжиговой печи.
16

17.

Регенерация с
технологическим сырьем
1.Регенерация теплоты отходящих газов
17

18.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!
18