Способы и оборудование для утилизации сбросной теплоты

Отходящее тепло обычно характеризуется энтальпией, которую оно приобретает в процессах горения, или поглощением тепла, высвобождаемого материалами в ходе процесса. Отходящее тепло выделяется в окружающую среду и очень быстро теряет свою ценность.

По ценности отходящая энергия может классифицироваться применительно к трем диапазонам:

• высокотемпературный – выше 650 ºС;

• среднетемпературный – 230–650 ºС;

• низкотемпературный – менее 230 ºС.

Высокотемпературное и среднетемпературное отходящее тепло используется для производства технологического пара, выработки электроэнергии, сушки, подогрева воздуха, подаваемого в горелки или для ответственных технологических нужд. Низкотемпературное тепло может быть использовано для отопления зданий, подогрева воды и воздуха.

Различают шесть основных методов утилизации отходящего тепла.

1. Непосредственная утилизация, например, для сушки или подогрева материалов при отсутствии каких-либо внутренних теплообменников.

2. Рекуперация, при которой отходящие газы и воздух, подвергаемый нагреву, разделяются металлической или, при очень высоких температурах, огнеупорной теплообменными поверхностями. Передача энергии от одного потока к другому происходит непрерывно.

3. Регенерация, в ходе которой тепло, содержащееся в отходящих газах, передается теплообменному устройству, аккумулируется в нем в огнеупорных или металлических материалах и впоследствии служит для нагрева воздуха, используемого в качестве дутья. Газовый поток поочередно отдает свое тепло тем же поверхностям и переключается или при помощи перекидного клапана, или путем вращения теплоаккумулирующей насадки.

4. Утилизация с помощью котла-утилизатора, которая представляет собой одну из форм рекуперации с выработкой за счет тепла горячих отходящих газов технологического пара или горячей воды.

5. Совместное генерирование, при осуществлении которого совместно вырабатываются электрическая энергия и технологический пар.

6. Ступенчатое использование энергии, при котором вначале применяют энергию с наивысшими характеристиками, а затем все с более низкими параметрами для других связанных с этим процессов вплоть до того момента, когда эта энергия не будет иметь очень низкие параметры.

Рассмотрим упрощенный вариант использования вторичной тепловой энергии.